Colpo d'ariete - cos'è e quali problemi provoca?

68 Visualizzazioni Pubblicato su: 02/10/2026
 

Il colpo d'ariete è un fenomeno che si verifica negli impianti idrici, di riscaldamento, di refrigerazione e industriali, causato da un cambiamento improvviso della velocità di flusso del liquido. Può manifestarsi con un caratteristico colpo metallico nelle tubazioni, vibrazioni dell'impianto e picchi di pressione improvvisi. Per questo motivo il fenomeno viene chiamato anche "martello d'acqua".

Il problema, se si ripete, non va sottovalutato. Colpi d'ariete forti o ricorrenti possono sollecitare tubazioni, valvole, pompe, guarnizioni, raccordi e altri elementi dell'impianto. In determinate condizioni possono rappresentare un pericolo anche per lo scambiatore di calore a piastre.

Spieghiamo che cos'è esattamente il colpo d'ariete, quali sono le cause e i sintomi più comuni, quali danni può provocare e come ridurre il rischio che si verifichi.

Che cos'è il colpo d'ariete o martello d'acqua?

Il colpo d'ariete, chiamato anche martello d'acqua, è un improvviso cambiamento di pressione causato da una rapida variazione della velocità di flusso del liquido presente nell'impianto di tubazioni.

L'esempio più semplice di martello d'acqua può essere la chiusura brusca di una delle valvole che regolano il flusso nell'impianto. L'acqua in movimento possiede una determinata velocità ed energia. Quando il suo flusso viene fermato improvvisamente, si genera un'onda di pressione che si propaga attraverso l'impianto. I picchi di pressione improvvisi non sono ovviamente desiderabili, e non giovano alla durata di vita di alcuni componenti dell'impianto di riscaldamento.

L'onda può essere riflessa dagli elementi dell'impianto come valvole, curve delle tubazioni, pompe o scambiatori di calore. Di conseguenza, la pressione momentanea in alcune parti dell'impianto può discostarsi notevolmente dalla normale pressione di esercizio.

Il colpo d'ariete non comporta sempre e solo un aumento di pressione. In determinate condizioni possono verificarsi anche cali di pressione improvvisi, in particolare in alcune zone del sistema. Dal punto di vista tecnico si tratta quindi di un fenomeno dinamico, e non semplicemente di un aumento costante della pressione nell'impianto.

Come si genera il colpo d'ariete nell'impianto?

Il colpo d'ariete si verifica più frequentemente quando un flusso di liquido in movimento viene improvvisamente fermato o la sua velocità cambia rapidamente. Una delle situazioni più tipiche è la chiusura rapida di una valvola. Quando attraverso la tubazione scorre una grande quantità d'acqua e la valvola viene chiusa in un tempo molto breve, l'energia del liquido in movimento genera un'onda di pressione.

Una situazione simile può verificarsi con l'arresto improvviso della pompa di circolazione - ma anche con il suo avvio, soprattutto quando la pompa è notevolmente sovradimensionata rispetto al fabbisogno. La causa può essere sia l'azione dell'automazione sia un guasto o un'interruzione dell'alimentazione elettrica.

L'intensità del colpo d'ariete è influenzata da molti fattori, tra cui la velocità di flusso del liquido, la lunghezza delle tubazioni, il diametro dei tubi, le caratteristiche del fluido trasportato e la velocità di chiusura della valvola.

Negli impianti estesi con tratti di tubazione lunghi, gli effetti dell'arresto improvviso di una grande massa di liquido in movimento possono essere particolarmente evidenti.

Il martello d'acqua nei sistemi con motori o compressori e lo scambiatore di calore

Il martello d'acqua può verificarsi anche in impianti che lavorano insieme a motori, compressori e altri dispositivi, il cui avvio o arresto provoca un improvviso cambiamento delle condizioni di flusso. Questo ha particolare rilevanza nei sistemi in cui è presente uno scambiatore di calore a piastre - ad esempio nel raffreddamento dell'olio idraulico. Il funzionamento di un compressore o di un motore ha una modalità caratteristica che comporta sempre un rischio significativamente più elevato di colpi d'ariete rispetto agli impianti di riscaldamento classici. Per questo motivo la frequenza di guasto degli scambiatori di calore in tali sistemi è più alta, e alcuni produttori non concedono la garanzia sugli scambiatori di calore che lavorano insieme a un motore o a un compressore (tra questi anche l'azienda Nordic Tec).

Il problema dei colpi d'ariete non è sempre direttamente collegato al superamento della pressione di esercizio degli scambiatori di calore. Gli scambiatori di calore brasati non dovrebbero essere esposti a cambiamenti di pressione improvvisi, perché questo è distruttivo per loro.

Vale la pena ricordare che la pressione nominale che si verifica durante il normale funzionamento dell'impianto non mostra il quadro completo. Nel momento in cui si verifica un martello d'acqua può generarsi un impulso di pressione molto breve, che un manometro standard non riesce a rilevare in tempo. Dal punto di vista dello scambiatore di calore, quindi, non è importante solo la pressione di esercizio costante, ma anche i cambiamenti dinamici che si verificano all'avvio, all'arresto o al cambio di modalità di funzionamento dei dispositivi.

Negli impianti con motori, pompe o compressori vale quindi la pena garantire cambiamenti di flusso il più possibile graduali. Un controllo adeguato dei dispositivi, un'automazione scelta correttamente, valvole e - quando la costruzione dell'impianto lo richiede - elementi per lo smorzamento dei colpi d'ariete possono ridurre il rischio di picchi di pressione improvvisi e proteggere così lo scambiatore di calore a piastre e gli altri elementi dell'impianto.

Cause più comuni del colpo d'ariete

Il colpo d'ariete può avere molte cause. Alcune sono legate a una progettazione errata dell'impianto, mentre altre derivano dal tipo di controllo dei dispositivi.

Tra le cause più comuni del colpo d'ariete figurano:

  • chiusura troppo rapida delle valvole,

  • apertura brusca delle valvole,

  • arresto improvviso della pompa di circolazione,

  • avvio troppo rapido della pompa, soprattutto quando la pompa è sovradimensionata

  • spegnimento di emergenza dell'alimentazione della pompa, anche qui soprattutto in caso di sovradimensionamento

  • velocità di flusso del liquido troppo elevata,

  • diametro delle tubazioni scelto in modo errato,

  • commutazione rapida delle elettrovalvole,

  • funzionamento difettoso delle valvole di non ritorno,

  • automazione progettata male,

  • sfiato improprio dell'impianto.

La velocità di flusso è particolarmente importante. Se il diametro della tubazione è troppo piccolo rispetto alla portata richiesta, il liquido si muove a una velocità maggiore. Il suo arresto improvviso può quindi provocare cambiamenti di pressione più forti.

Quali sono i possibili sintomi dei colpi d'ariete?

Il sintomo più caratteristico del colpo d'ariete è un forte colpo metallico udibile dall'impianto. Si verifica più spesso subito dopo la chiusura di una valvola, l'avvio o l'arresto di una pompa, o l'intervento dell'automazione.

Il rumore può ricordare un colpo inferto con un oggetto metallico contro un tubo. Proprio per questo il fenomeno viene chiamato anche martello d'acqua.

Tuttavia i sintomi non sono sempre così evidenti. A favore della presenza di colpi d'ariete possono deporre anche i seguenti segnali:

  • vibrazioni delle tubazioni,

  • spostamento di tubi fissati in modo improprio,

  • scosse dell'impianto,

  • rumori anomali provenienti dalle valvole,

  • vibrazioni delle pompe,

  • perdite periodiche ai raccordi,

  • danni frequenti a guarnizioni o rubinetteria.

Se il caratteristico colpo metallico si verifica regolarmente in un determinato momento del funzionamento dell'impianto, vale la pena verificare quale dispositivo sta modificando in quel momento le condizioni di flusso.

Colpo d'ariete e scambiatore di calore a piastre

Il colpo d'ariete può avere effetti anche sullo scambiatore di calore. Questo riguarda tra l'altro gli scambiatori di calore a piastre brasati, cioè BPHE (Brazed Plate Heat Exchanger), ampiamente utilizzati negli impianti di riscaldamento, refrigerazione e di processo.

Lo scambiatore di calore a piastre dispone di un sistema di canali attraverso cui scorrono i fluidi coinvolti nello scambio termico. Il dispositivo dovrebbe sempre funzionare entro i limiti di pressione e temperatura ammessi per il modello specifico.

Il problema sta nel fatto che la pressione durante un colpo d'ariete può cambiare in un tempo molto breve. Un manometro standard, che mostra la pressione di esercizio normale dell'impianto, non è in grado di rilevare un impulso di pressione molto breve.

Per questo motivo, la semplice constatazione che l'impianto funziona quotidianamente, ad esempio, a pochi bar, non fornisce un quadro completo delle sollecitazioni dinamiche che agiscono sullo scambiatore di calore.

Picchi di pressione ricorrenti regolarmente possono causare sollecitazioni aggiuntive allo scambiatore di calore e ai suoi raccordi. Nella progettazione di un impianto dotato di scambiatore di calore a piastre vale quindi la pena considerare non solo i parametri di esercizio nominali, ma anche il modo di funzionare di pompe, valvole e automazione.

Il colpo d'ariete può danneggiare lo scambiatore di calore a piastre?

Se il picco di pressione generato è sufficientemente elevato, può rappresentare un pericolo per lo scambiatore di calore a piastre. Questo non significa però che ogni singolo colpo metallico nell'impianto porti al suo guasto.

A essere determinanti sono soprattutto il valore effettivo della pressione momentanea, la costruzione dello scambiatore di calore, i suoi parametri di esercizio ammessi, la temperatura del fluido e la frequenza con cui si verificano i colpi d'ariete. Così come il fatto che lo scambiatore di calore sia stato prodotto pensando a sistemi più impegnativi, nei quali i picchi di pressione improvvisi si verificano più spesso. Nessuno scambiatore di calore è invece completamente resistente, ma ad esempio gli scambiatori di calore per refrigeranti - che elaborano i fluidi nella pompa di calore - possiedono sicuramente una resistenza maggiore grazie al loro ruolo specifico.

Richiedono particolare attenzione gli impianti in cui, vicino allo scambiatore di calore, si trova una valvola a commutazione molto rapida. Un'interruzione brusca del flusso può provocare la formazione di un'onda di pressione che agisce sul dispositivo.

Un rischio simile esiste anche con l'avvio o l'arresto brusco delle pompe.

Colpo d'ariete nell'impianto di riscaldamento

Il colpo d'ariete può verificarsi anche nell'impianto di riscaldamento centralizzato. Nel circuito di riscaldamento lavorano pompe, valvole di regolazione, valvole di non ritorno, teste termostatiche, attuatori e altri elementi che influenzano il flusso del fluido termovettore.

Se il cambiamento di flusso avviene in modo troppo brusco, nell'impianto possono generarsi variazioni di pressione sfavorevoli.

Il problema può verificarsi, ad esempio, dopo la chiusura rapida di una valvola di zona o con l'arresto improvviso della pompa di circolazione.

In un impianto di riscaldamento dotato di scambiatore di calore a piastre vale la pena prestare attenzione a entrambi i lati dello scambiatore. Ogni circuito è un sistema idraulico autonomo e può disporre di una propria pompa, valvole, protezioni e automazione.

Le conseguenze dei colpi d'ariete non sono sempre distruttive, ma possono essere molto fastidiose - capita infatti che non danneggino i prodotti, ma provochino ad esempio perdite ai raccordi filettati, ma anche ai componenti dei gruppi di circolazione, ai collettori idraulici o ai collettori per riscaldamento a pavimento. Si tratta di piccole valvole, rotametri, raccordi o sfiati - tutti questi elementi sono esposti a piccole perdite che forse non rappresentano un problema critico, ma possono semplicemente essere fastidiose.

Colpo d'ariete nell'impianto idrico

Il martello d'acqua viene spesso associato all'impianto idrico. Il caratteristico colpo metallico si sente a volte dopo la chiusura rapida di un rubinetto o l'intervento di un'elettrovalvola.

Il problema può essere più marcato negli impianti in cui sono presenti una pressione relativamente alta e un'elevata velocità di flusso dell'acqua.

Le valvole a commutazione rapida, come quelle utilizzate ad esempio nei dispositivi automatici, possono arrestare il flusso in modo molto più brusco rispetto a una valvola tradizionale chiusa manualmente.

Se il fenomeno si verifica regolarmente, vale la pena controllare la pressione dell'impianto, i diametri delle tubazioni, il tipo di fissaggio dei tubi e il funzionamento della rubinetteria.

Come prevenire i colpi d'ariete?

Limitare i colpi d'ariete si basa soprattutto sulla riduzione della brusquezza dei cambiamenti di flusso. Se il liquido viene accelerato e fermato gradualmente, le variazioni di pressione possono risultare molto più contenute.

A seconda del tipo di impianto si possono applicare diverse soluzioni.

Una di queste è un controllo adeguato della pompa. L'uso di un inverter consente, in molti impianti, di aumentare e diminuire gradualmente il numero di giri, invece di passare immediatamente dalla piena potenza all'arresto.

Anche il tempo di chiusura delle valvole è importante. Negli impianti con grandi portate occorre prestare particolare attenzione a valvole ed elettrovalvole che provocano un arresto molto rapido del flusso.

A seconda delle caratteristiche del sistema si utilizzano anche dispositivi che assorbono parte dell'energia generata durante il cambiamento di flusso, ad esempio vasi di espansione a membrana adeguatamente dimensionati, accumulatori idraulici o ammortizzatori per colpi d'ariete.

È molto importante anche la scelta corretta dei diametri delle tubazioni e la limitazione di una velocità di flusso eccessiva.

Come proteggere lo scambiatore di calore dal colpo d'ariete?

La protezione dello scambiatore di calore a piastre dal colpo d'ariete non dovrebbe limitarsi solo alla scelta di un dispositivo con un'elevata pressione di esercizio ammessa.

Occorre analizzare l'intero sistema in cui lavora lo scambiatore di calore. Hanno importanza, tra l'altro, la posizione della pompa, delle valvole di intercettazione, delle valvole di non ritorno, delle valvole di regolazione, del vaso di espansione a membrana e delle altre protezioni.

È importante anche il modo in cui la pompa si avvia e si ferma, così come la velocità di commutazione delle valvole automatiche.

Se nell'impianto si verificano colpi d'ariete, l'utilizzo di uno scambiatore di calore con una pressione ammessa più elevata può aumentare il margine di sicurezza, ma non elimina la causa del fenomeno stesso. Occorre innanzitutto individuare la fonte dei cambiamenti bruschi di flusso e limitarne l'intensità.

Inoltre, le tubazioni collegate allo scambiatore di calore devono essere fissate correttamente. Il peso della tubazione, le sue vibrazioni e le tensioni dovute a un montaggio errato non devono essere trasmessi direttamente ai raccordi dello scambiatore di calore.

Il martello d'acqua si verifica solo negli impianti idrici?

La denominazione "martello d'acqua" potrebbe suggerire che il fenomeno riguardi esclusivamente gli impianti idrici. In pratica, cambiamenti bruschi di flusso e le onde di pressione ad essi collegate possono verificarsi anche in impianti che trasportano altri liquidi.

Il problema può quindi presentarsi in impianti di riscaldamento, refrigerazione, di processo e industriali.

Questo riguarda anche i sistemi in cui il fluido di lavoro è una miscela di acqua e glicole. I parametri fisici del fluido influenzano le caratteristiche idrauliche del sistema, per cui l'impianto dovrebbe essere progettato tenendo conto del fluido effettivamente utilizzato e dell'intervallo di temperatura di esercizio.

Come eliminare un colpo d'ariete?

Non esiste un'unica soluzione universale in grado di eliminare ogni colpo d'ariete. Prima di tutto occorre individuarne la causa.

Se il problema si verifica dopo l'arresto della pompa, occorre analizzare il tipo di controllo della stessa. Se il colpo d'ariete si genera alla chiusura di una determinata valvola, occorre verificarne la velocità di commutazione e i parametri di flusso.

In pratica, la soluzione del problema può comprendere una modifica del controllo della pompa, l'uso di una valvola a commutazione più lenta, una modifica dei parametri di flusso, una correzione del diametro delle tubazioni o l'uso di un dispositivo di smorzamento adeguato.

Negli impianti più grandi e complessi, una diagnosi corretta può richiedere l'esecuzione di misurazioni dinamiche della pressione.

Colpo d'ariete – riepilogo

Il colpo d'ariete è un cambiamento improvviso di pressione risultante da una rapida variazione della velocità di flusso del liquido. Un sintomo caratteristico è un forte colpo metallico nelle tubazioni, ma il fenomeno può anche provocare vibrazioni delle tubazioni, sollecitazioni alla rubinetteria e problemi a singoli dispositivi.

Le cause più comuni del colpo d'ariete sono la chiusura rapida delle valvole, l'arresto improvviso delle pompe e una velocità di flusso troppo elevata.

Il fenomeno può essere rilevante anche per gli scambiatori di calore a piastre. Un picco di pressione di breve durata può essere notevolmente superiore alla normale pressione di esercizio dell'impianto, per cui lo scambiatore di calore non solo deve essere scelto correttamente, ma anche montato in un sistema idraulico progettato correttamente.

Se nell'impianto si verifica regolarmente un caratteristico colpo metallico alla chiusura delle valvole o allo spegnimento delle pompe, vale la pena individuarne la fonte. Eliminare la causa dei colpi d'ariete può ridurre le sollecitazioni su tubazioni, pompe, valvole, scambiatori di calore e gli altri elementi dell'impianto.

BLOG:

 
Pubblicato in: Scambiatori di calore e tutto ciò che li riguarda, Caldaie a riscaldamento centrale e tutto ciò che è correlato.

Post correlati

Sottodimensionamento dello scambiatore di calore - cosa significa nella pratica?
Sottodimensionamento dello scambiatore di calore - cosa significa nella pratica?
Pubblicato in: Scambiatori di calore e tutto ciò che li riguarda
28/09/2024
2161 visualizzazioni
Che cos’è il sottodimensionamento dello scambiatore di calore e cosa comporta per il mio impianto? È un fenomeno...
Leggi di più
Sovradimensionamento dello scambiatore di calore - a cosa serve?
Sovradimensionamento dello scambiatore di calore - a cosa serve?
Pubblicato in: Scambiatori di calore e tutto ciò che li riguarda
29/09/2024
2525 visualizzazioni
In molti luoghi si sente dire che uno scambiatore di calore correttamente dimensionato è quello con una cosiddetta...
Leggi di più
Isolamento termico dello scambiatore di calore a piastre - è necessario? Fa realmente la differenza
Isolamento termico dello scambiatore di calore a piastre - è necessario? Fa realmente la differenza
Pubblicato in: Scambiatori di calore e tutto ciò che li riguarda
02/10/2024
1740 visualizzazioni
Breve analisi della questione: conviene pagare di più per l'isolamento dello scambiatore di calore?
Leggi di più
Quale scambiatore di calore per la piscina scegliere?
Quale scambiatore di calore per la piscina scegliere?
Pubblicato in: Scambiatori di calore e tutto ciò che li riguarda, Riscaldamento della piscina e scambiatori di calore per piscina
03/10/2024
1576 visualizzazioni
Quale tipo di scambiatore di calore può essere utilizzato per la piscina? Quale potenza dovrebbe avere lo scambiatore...
Leggi di più
Come scegliere lo scambiatore di calore per una caldaia a gas?
Come scegliere lo scambiatore di calore per una caldaia a gas?
Pubblicato in: Scambiatori di calore e tutto ciò che li riguarda, Caldaie a riscaldamento centrale e tutto ciò che è correlato.
04/10/2024
2319 visualizzazioni
Hai bisogno di collegare un impianto chiuso con un impianto aperto? Stai installando una caldaia a gas, ma non vuoi...
Leggi di più
Come collegare correttamente lo scambiatore a piastre Nordic Tec? È possibile invertire i sensi di flusso?
Come collegare correttamente lo scambiatore a piastre Nordic Tec? È possibile invertire i sensi di flusso?
Pubblicato in: Scambiatori di calore e tutto ciò che li riguarda
04/10/2024
3459 visualizzazioni
La maggior parte delle persone sa che gli scambiatori a piastre vengono collegati in controcorrente, ma è possibile...
Leggi di più