Il ruolo dei software di BIM Authoring nella progettazione impiantistica
Roma, 18/07/2024
Nel mondo della progettazione e della costruzione, il Building Information Modeling (BIM) ha guadagnato la reputazione di fondamentale strumento innovativo. Ma cosa significa veramente e come può essere utilizzato in modo specifico per ottimizzare il calcolo degli impianti idrici?
Partiamo da una breve panoramica su cosa è il BIM e perché è vantaggioso.
Il Building Information Modeling è molto più di una semplice tecnologia o software. È una metodologia che rivoluziona l’intero ciclo di vita di un progetto edilizio. In sostanza, il BIM consente ai professionisti del settore di creare, gestire e condividere dati digitali di un edificio, integrando informazioni su geometria, spazialità, dati e visualizzazione.
Questo approccio fornisce una panoramica completa del progetto, facilitando la collaborazione tra i membri del team, riducendo gli errori e ottimizzando l’efficienza.
Applicazione del BIM al calcolo degli Impianti Idrici
Tra i vantaggi che offre la tecnologia BIM, abbiamo innanzitutto quello della modellazione integrata, ovvero la possibilità di creare modelli tridimensionali dettagliati degli impianti idrici all’interno del modello, osservando l’interazione con altri sistemi, come quelli elettrici e di riscaldamento, facilitando la coordinazione e la risoluzione anticipata di potenziali conflitti.
Inoltre, il BIM consente di eseguire analisi avanzate sulle prestazioni degli impianti idrici, come la simulazione del flusso d’acqua, la valutazione della pressione e la gestione delle perdite. Queste analisi consentono agli ingegneri di ottimizzare il design degli impianti per garantire un funzionamento efficiente e sicuro. Approfondiamo questo aspetto, applicandolo al modello Revit di un edificio residenziale di tre piani fuori terra con accumulo centralizzato, due appartamenti a piano, ciascuno costituito da un bagno e una cucina.
Partiamo dalla fase di pre-dimensionamento delle tubazioni, nella quale vengono effettuati calcoli preliminari per determinare le dimensioni approssimative delle tubazioni in base alle esigenze dell’edificio e alla portata prevista dell’acqua (Norma UNI 9182, Norme prEN 806). Ogni apparecchiatura ha una portata minima da garantire (quella effettiva può variare in base al modello specifico dell’apparecchiatura, alla pressione dell’acqua disponibile e ad altri fattori).
| Apparecchiatura | Portata nominale (L/s) | Portata di progetto (L/s) |
|---|---|---|
| Lavello cucina | 0.20 | 0.20 |
| Lavabo bagno | 0.10 | 0.10 |
| Doccia | 0.15 | 0.15 |
| WC | 0.10 | 0.10 |
| Bidet | 0.10 | 0.10 |
Modelliamo le tubazioni, scegliendo innanzitutto il materiale. Per semplicità si è scelto di modellare una rete ramificata, ma nella pratica comune si suole progettare una rete a collettori, il cui materiale è preferibilmente costituito da acciaio fino all’entrata nel collettore, multistrato per gli stacchi dal collettore alle singole utenze. Nel nostro caso ipotizziamo che la rete sia interamente costituita da tubazioni in acciaio inox.
Revit contiene al suo interno informazioni riguardanti i diametri interni ed esterni del segmento di tubazione scelto, oltre al valore di ruvidità del materiale stesso.
Ogni apparecchio, rappresentato da una famiglia dotata di connettori idrici, avrà come informazioni le unità di carico, la tipologia di sistema, oltre alla configurazione e alla direzione del flusso. Queste ultime sono essenziali per riuscire a modellare un sistema chiuso e senza errori di direzione.
In genere si configura come “preset” il flusso dell’apparecchio utenza. Nel nostro caso impostiamo il calcolo con le fixture units, in modo da dimensionare il sistema con il metodo delle Unità di Carico come da UNI 9182.
Per controllare che tutto funzioni, cioè che il sistema sia chiuso e che il flusso vada nella giusta direzione, ci serviamo dello strumento “System inspector”, che compare nella barra degli strumenti selezionando un tratto di tubazione qualsiasi del nostro sistema.
NB: nel caso ci siano problemi, cioè che il sistema non sia chiuso, ovvero che le tubazioni siano scollegate tra loro o siano scollegate alle utenze e/o all’eventuale pompa o serbatoio di partenza, lo strumento “System inspector” non compare.
Grazie a questo strumento possiamo leggere la direzione de flusso, il valore di tale flusso in L/s ed eventualmente le unità di carico (fixture units).
Ipotizziamo che ad esempio la tubazione che si collega al lavabo del bagno, con un flusso di progetto di 0,1 l/s, abbia un diametro di 1/2’, ovvero 15 mm circa. Una volta collegata la tubazione al relativo connettore, essa legge una serie di informazioni dal connettore di partenza, quali il flusso e il tipo di sistema. Oltre a queste informazioni, è possibile leggere nella barra delle Proprietà una serie di valori utili, tra cui la velocità, il fattore d’attrito (friction factor), la caduta di pressione (pressure drop), essenziali per il dimensionamento della rete idrica.
Selezionato il diametro per tutte le tubazioni, è possibile ottimizzarne la misura attraverso lo strumento “Pipe sizing”, con il quale è possibile fissare la velocità desiderata e la predita di carico lineare (friction), quest’ultima in genere viene calcolata dal software stesso.
Nel nostro caso, fissando la velocità a 1,0 m/s, otterremo un diametro di 15 mm, dunque non c’è necessità di cambiarlo.
Ripetendo la stessa operazione per tutte le restanti tubazioni nel progetto, otterremo i diametri ottimizzati in base alla velocità. Tuttavia, questo approccio è complesso e non considera il fattore di contemporaneità, che permette di calcolare i diametri tenendo conto che le utenze non prelevano acqua simultaneamente.
Conclusioni
L’utilizzo di Revit offre sicuramente dei vantaggi significativi nella fase di pre-dimensionamento della rete. La sua capacità di ottimizzare rapidamente i calcoli può accelerare il processo di progettazione e migliorare l’efficienza complessiva del progetto. Revit permette inoltre di visualizzare e modificare facilmente il layout della rete, rendendo possibile l’adozione di soluzioni più efficaci e coerenti con le esigenze progettuali.
D’altronde, ci sono anche dei limiti da considerare. Sebbene Revit sia utile per il pre-dimensionamento, non è progettato per gestire tutte le complessità del dimensionamento definitivo delle tubazioni. Non tiene conto, ad esempio, del fattore di contemporaneità, che è cruciale per un calcolo preciso dei diametri. Questo può portare a sovradimensionamenti o sottodimensionamenti delle tubazioni, compromettendo l’efficienza e la funzionalità della rete.
Per il dimensionamento vero e proprio, è essenziale fare affidamento su software di calcolo specifici, che possono gestire queste variabili e fornire risultati più accurati. Questi strumenti sono progettati per considerare una vasta gamma di fattori, tra cui la variabilità della domanda e le condizioni operative, assicurando così che le tubazioni siano dimensionate correttamente per garantire una distribuzione ottimale dell’acqua.
In conclusione, mentre Revit rappresenta un supporto valido e vantaggioso per l’ottimizzazione iniziale dei calcoli, il dimensionamento finale delle tubazioni richiede strumenti più avanzati per garantire precisione e affidabilità. È importante integrare le capacità di Revit con software di calcolo specializzati per ottenere un progetto di rete idrica realmente efficiente e ben dimensionato.
Lucia Garzone
