Vaso di espansione dell’autoclave: dimensionamento, precarica, guasti e sostituzione

Il vaso di espansione dell’autoclave, chiamato anche serbatoio a membrana, accumulatore idropneumatico o “polmone”, conserva una piccola riserva d’acqua in pressione e riduce gli avviamenti della pompa. I litri scritti sulla targhetta non corrispondono però all’acqua disponibile: una parte importante del recipiente è occupata dal cuscino d’aria o azoto che si comprime durante la carica.

Quando volume, precarica e pressioni non sono coordinati, la pompa può accendersi per pochi secondi a ogni prelievo, la pressione oscilla e motore, pressostato e valvola di non ritorno vengono sollecitati inutilmente. Un vaso molto grande non corregge invece una pompa incapace di raggiungere la pressione di arresto, una perdita o un’aspirazione difettosa.

Questa guida riguarda l’autoclave per distribuzione e sollevamento dell’acqua, non il vaso della caldaia. Spiega come leggere la targhetta, stimare la riserva utile, controllare la precarica e distinguere i guasti. Il dimensionamento finale e qualsiasi intervento sul recipiente in pressione spettano a un tecnico competente, nel rispetto del manuale del prodotto.

Che cos’è il vaso dell’autoclave e a cosa serve

Il recipiente metallico contiene due volumi separati da una membrana o da una sacca. Da un lato entra l’acqua pompata; dall’altro rimane un gas precaricato. Quando la pompa parte, l’acqua comprime il gas e viene immagazzinata. Raggiunta la pressione di arresto, il pressostato spegne la pompa. Aprendo un rubinetto, il gas si espande e spinge fuori la riserva prima che la pressione scenda fino al valore di riavvio.

La funzione principale non è aumentare la portata massima della pompa. Serve a coprire piccoli prelievi e a prolungare il tempo fra due accensioni. Se la richiesta supera la riserva, la pompa riparte e deve comunque fornire la portata richiesta. Per comprendere il rapporto fra pompa, rete e utenze è utile la guida alla pressione dell’acqua in casa.

Non è lo stesso vaso della caldaia

Nel circuito di riscaldamento il vaso assorbe la dilatazione termica dell’acqua chiusa nell’impianto. Nell’autoclave crea invece una riserva in pressione fra l’arresto e l’avvio della pompa. Pressioni, temperature, membrane e criteri di calcolo sono diversi. La guida al vaso di espansione della caldaia va quindi usata solo per il circuito termico.

Anche un vaso destinato all’acqua calda sanitaria a valle di un bollitore svolge un’altra funzione: assorbe l’aumento di volume causato dal riscaldamento dopo una valvola di ritegno. Per l’autoclave occorre un prodotto espressamente idoneo al sollevamento e, se alimenta rubinetti potabili, al contatto con acqua destinata al consumo umano.

Litri nominali e riserva utile

Un serbatoio da 24 litri non eroga 24 litri fra uno spegnimento e il successivo avvio. La quantità prelevabile, detta riserva utile o drawdown, dipende da tre pressioni: precarica del gas, avvio della pompa e arresto. Le pressioni indicate dal manometro sono relative; nei calcoli del gas si usano quelle assolute, aggiungendo circa 1 bar di pressione atmosferica.

Supponendo un comportamento isotermo e trascurando le deformazioni, una stima fisica della frazione utile è:

frazione utile = P0 assoluta × (1 / P avvio assoluta − 1 / P arresto assoluta)

La riserva è quindi volume nominale × frazione utile. Con precarica 1,8 bar, avvio 2,0 bar e arresto 3,5 bar, i valori assoluti sono 2,8, 3,0 e 4,5 bar. La frazione teorica è circa 0,311: un vaso nominale da 50 litri offre poco più di 15 litri utili, coerentemente con le tabelle Varem. Tolleranze, temperatura e comportamento reale richiedono comunque il metodo e la tabella del costruttore.

Come si dimensiona il vaso dell’autoclave

Il calcolo non parte dal numero di bagni né dal solo diametro dei tubi. Servono almeno portata massima richiesta, potenza e curva della pompa, pressione minima di avvio, pressione massima di arresto, precarica e numero massimo di avviamenti ammesso. Per impianti grandi contano anche contemporaneità, ridondanza e logica delle pompe.

Il metodo Varem calcola prima una riserva richiesta R = Q × K, dove Q è la portata in litri al minuto e K è un tempo convenzionale legato alla potenza della pompa. La tabella pubblicata indica, per esempio, K 0,25 min a 1 kW, 0,33 a 2 kW, 0,42 a 3 kW e valori crescenti per potenze superiori. Ottenuta R, si sceglie per eccesso il volume nominale che, alle pressioni previste, fornisce almeno quella riserva.

Esempio didattico: Q 40 l/min, potenza 2 kW, avvio 2 bar, arresto 3,5 bar e precarica 1,8 bar. La riserva richiesta secondo quel metodo è 40 × 0,33 = 13,2 litri. Nella colonna corrispondente delle tabelle, 40 litri nominali danno circa 12,4 litri utili e non bastano; il formato successivo da 50 litri arriva a circa 15,6 litri. La scelta va poi controllata sulla curva della pompa e sui limiti effettivi del motore.

Nei gruppi a velocità variabile il vaso può essere molto più piccolo, perché l’inverter modula la pompa invece di usare soltanto due soglie. Non si applica automaticamente la regola “0,2 bar sotto l’avvio”: alcuni manuali prescrivono una percentuale della pressione impostata, per esempio il 70% in particolari booster regolati. Dimensionamento e precarica devono quindi seguire il modello del gruppo.

Come si stabiliscono pressione di avvio e arresto

La pressione di avvio deve garantire il minimo necessario al punto di erogazione più alto o sfavorito, sommando dislivello e perdite di carico. Dieci metri di colonna d’acqua corrispondono indicativamente a circa 1 bar, ma curve, filtri, valvole e tubi aggiungono perdite. La pressione di arresto deve rimanere entro la curva della pompa, la pressione massima dei componenti e il comfort delle utenze.

Grundfos suggerisce, per uno specifico booster JP tradizionale, di calcolare l’avvio come somma di pressione minima richiesta, dislivello e perdite; indica poi un arresto superiore di 0,8-1,5 bar, purché raggiungibile dalla pompa. Non è una regola da trasferire a ogni impianto: illustra quali dati devono essere coordinati.

Se la rete a valle riceve una pressione eccessiva, la soluzione può essere un riduttore di pressione dell’acqua, non una precarica casualmente più bassa. Se la pompa non si arresta, prima di agire sul pressostato si cercano perdite, aspirazione d’aria, insufficiente adescamento, valvola di ritegno e prevalenza disponibile.

Precarica: quale valore usare

Per molti vasi abbinati a un pressostato tradizionale il costruttore indica una precarica leggermente inferiore alla pressione di avvio. Varem ammette per le applicazioni standard 0,2 bar meno della pressione minima dell’impianto, intendendo per autoclave il valore di avvio del pressostato; Grundfos, nei booster JP citati, prescrive il 90% della pressione di avvio. Con avvio a 2 bar entrambi portano a 1,8 bar, ma con altri valori non coincidono esattamente.

La regola corretta è leggere il manuale del vaso e del gruppo. Una precarica troppo alta può lasciare quasi vuoto il lato acqua e creare una brusca caduta prima dell’avvio. Una precarica troppo bassa riduce il cuscino di gas, diminuisce la riserva utile e può favorire deformazioni e cicli frequenti.

Come si controlla correttamente la precarica

Il manometro idraulico dell’autoclave non misura la precarica. Per leggere il gas occorre portare il lato acqua a pressione zero. Il manuale Varem richiede che il recipiente sia completamente svuotato e ricorda che smontarlo o lavorarlo in pressione può provocare lesioni gravi.

1. Disalimentare elettricamente la pompa e impedirne il riavvio.
2. Isolare in modo sicuro l’alimentazione e aprire un punto di scarico a valle.
3. Attendere che il manometro dell’acqua indichi zero e che il vaso sia vuoto.
4. Misurare la valvola aria con un manometro affidabile.
5. Confrontare il valore con targhetta e manuale del gruppo, non con una soglia generica.
6. Ripristinare aria o azoto solo entro il campo ammesso, quindi verificare perdite dalla valvola.
7. Richiudere, rialimentare e controllare un ciclo completo di avvio e arresto.

Se dalla valvola dell’aria esce acqua, la membrana non separa più i due lati: gonfiare non è una riparazione. Se la pressione cala nuovamente in breve tempo ma non esce acqua, si controllano valvola Schrader, tenuta e membrana. Non si salda, fora o apre il mantello del recipiente.

Sintomi di vaso scarico o membrana rotta

Il ciclo rapido è il segnale più tipico, ma non prova da solo il guasto del vaso. Un pressostato con tubicino ostruito, una valvola di ritegno che perde o una pompa sovradimensionata possono produrre comportamenti simili. Anche il colpo d’ariete è un fenomeno distinto: il vaso dell’autoclave non sostituisce automaticamente un dispositivo dimensionato contro le sovrapressioni transitorie.

Membrana sostituibile o vaso nuovo?

Nei modelli a sacca flangiata la membrana può essere un ricambio, se mantello, flangia, attacco e valvola aria sono integri. Nei vasi a diaframma fisso non è normalmente sostituibile: si cambia l’intero recipiente. Il codice del modello e il disegno ricambi stabiliscono quale caso si ha; la sola presenza di una flangia non autorizza lo smontaggio.

Prima di sostituire la membrana il tecnico disalimenta, isola, scarica completamente acqua e gas e sostiene il peso. Pulizia della sede, orientamento, coppia dei dadi e precarica devono seguire le istruzioni del fabbricante. Una membrana compatibile per volume ma non per materiale, collo o temperatura può non essere adatta all’acqua potabile o non chiudere correttamente.

Il vaso completo va sostituito in presenza di corrosione, deformazioni, saldature danneggiate, targhetta illeggibile, pressione massima inadeguata o ricambio non previsto. Non si ripara il mantello con saldature o sigillanti. La presenza di ruggine esterna richiede valutazione anche se il recipiente non perde ancora.

Come scegliere il ricambio corretto

Installazione: posizione, sostegno e sicurezza

Il vaso dell’autoclave viene collegato sulla mandata della pompa secondo lo schema del costruttore. Deve rimanere accessibile per valvola aria, targhetta, flangia e scarico. Il peso a pieno carico può essere molto superiore a quello a secco: i modelli sospesi richiedono supporti idonei e non devono gravare a sbalzo su raccordi non progettati.

Servono manometro leggibile, protezione contro la sovrapressione e valvola di sicurezza con taratura compatibile con la PS del vaso. Eventuali valvole di intercettazione utili alla manutenzione vanno gestite in modo che il recipiente non possa restare escluso accidentalmente mentre il gruppo lavora. Il locale deve evitare gelo, urti, corrosione e danni ad ambienti sottostanti in caso di perdita.

Per l’acqua potabile materiali e oggetti a contatto devono essere idonei. Il DM 174/2004 disciplina materiali negli impianti fissi e il D.Lgs. 18/2023 inquadra la qualità dell’acqua destinata al consumo umano. La UNI EN 13831 tratta progettazione, fabbricazione e prova dei vasi chiusi a diaframma nel proprio campo; la normativa sulle attrezzature a pressione e la targhetta definiscono ulteriori obblighi e limiti.

L’installazione o modifica dell’impianto idrico ricade nel quadro del DM 37/2008. La guida alla conformità degli impianti secondo il DM 37/2008 chiarisce impresa abilitata, progetto e documentazione. In condominio vanno inoltre valutati rumore, parti comuni, autorizzazioni e ripartizione tra gli utilizzatori.

Manutenzione e frequenza dei controlli

Varem prescrive il controllo annuale della precarica con recipiente completamente vuoto e l’ispezione visiva contro la corrosione. La frequenza reale può essere più ravvicinata se il gruppo lavora molto, la temperatura varia, la valvola aria perde o i cicli cambiano. Si registrano data, precarica a vuoto, pressione di avvio, arresto e volume approssimativo erogato.

Un semplice test del drawdown è utile: a pompa ferma e vaso carico si apre un rubinetto con portata nota e si misura quanta acqua esce prima dell’avvio. Un calo rispetto allo storico segnala gas perso, regolazione cambiata o membrana degradata. Non si svuota o pressurizza il recipiente senza la procedura di sicurezza.

Quanto dura e quando conviene aumentare il volume

La durata dipende da qualità della membrana, numero di cicli, temperatura, acqua, corrosione, corretta precarica e condizioni del locale. Non esiste una scadenza universale da usare al posto dell’ispezione. Un recipiente integro può durare molti anni; uno sottoposto a cicli rapidissimi o con precarica assente può guastarsi molto prima.

Aumentare il volume è sensato quando il calcolo mostra troppi avviamenti, dopo avere verificato pompa e pressioni. Due vasi in parallelo possono sommare la capacità se sono idonei, precaricati e collegati secondo il produttore; Varem richiede che i vasi in serie o parallelo siano collegati alla stessa altezza. Non si aggiunge un piccolo recipiente casuale per mascherare una perdita.

Checklist per tecnico e preventivo

• Uso dell’acqua e idoneità potabile chiaramente indicati.
• Foto e lettura completa della targhetta del vaso esistente.
• Portata, potenza, curva e avviamenti ammessi della pompa.
• Pressioni reali di avvio e arresto, rilevate con manometro affidabile.
• Precarica misurata solo con lato acqua completamente scarico.
• Calcolo della riserva utile e scelta del formato commerciale per eccesso.
• PS e TS compatibili con ogni condizione dell’impianto.
• Valvola di sicurezza, ritegno, manometro, scarico e sostegni verificati.
• Accessibilità per valvola aria, flangia, targhetta e sostituzione.
• Schema, materiali, dichiarazioni e documentazione finale consegnati.

Domande frequenti

Quanti litri deve avere il vaso dell’autoclave?

Dipende da portata, potenza della pompa, avviamenti ammessi, pressione di avvio, arresto e precarica. I litri non si scelgono soltanto dal numero di utenze.

Un vaso da 24 litri contiene 24 litri d’acqua?

No. Il volume nominale comprende anche il cuscino di gas; la riserva utile fra arresto e avvio è soltanto una frazione e cambia con le pressioni.

A quanti bar va precaricato?

Si segue il manuale. Nei sistemi tradizionali sono comuni 0,2 bar sotto l’avvio oppure il 90% dell’avvio; gruppi a inverter possono richiedere valori diversi.

Come si misura la precarica?

Con pompa disalimentata e lato acqua completamente scarico fino a zero bar. Si misura dalla valvola aria con un manometro affidabile.

Perché la pompa parte ogni pochi secondi?

Possibili cause sono precarica persa, membrana rotta, vaso sottodimensionato, valvola di ritegno, perdita o pressostato. Serve una diagnosi, non solo gonfiare.

Se esce acqua dalla valvola dell’aria cosa significa?

Indica che la separazione della membrana è compromessa. Occorre sostituire la membrana se il modello lo consente, oppure l’intero vaso.

La membrana si può sempre sostituire?

No. È sostituibile nei modelli predisposti con sacca e flangia; nei vasi a diaframma fisso si sostituisce normalmente il recipiente completo.

Un vaso più grande aumenta la pressione ai rubinetti?

Non aumenta la pressione impostata né la portata massima della pompa. Aumenta la riserva e può ridurre la frequenza degli avviamenti.

Il vaso dell’autoclave elimina il colpo d’ariete?

Non automaticamente. Può influire sul sistema, ma i transitori dovuti a chiusure rapide richiedono diagnosi e dispositivi specificamente dimensionati.

Si può usare un vaso rosso da riscaldamento?

Il colore non è una specifica. Per acqua potabile servono destinazione d’uso, membrana, pressioni, temperature e materiali espressamente idonei.

Ogni quanto va controllata la precarica?

Il manuale Varem indica una verifica annuale a vaso vuoto; condizioni gravose o variazioni dei cicli possono richiedere controlli più frequenti.

Si può sostituire il vaso senza spegnere la pompa?

No. Il gruppo deve essere disalimentato, isolato e completamente depressurizzato e svuotato secondo la procedura del costruttore.

Fonti tecniche e normative

• Varem, dimensionamento dei vasi per autoclave: parametri, riserva utile, coefficienti e tabella di scelta.
• Varem, istruzioni d’uso e manutenzione: installazione, precarica, controllo annuale, sicurezza e sostituzione.
• Grundfos, JP Basic Booster: calcolo delle pressioni e precarica del serbatoio a diaframma.
• UNI EN 13831:2008: progettazione, fabbricazione e prova dei vasi chiusi a diaframma nel relativo campo.
• D.Lgs. 26/2016: attuazione italiana della disciplina europea sulle attrezzature a pressione.
• DM 174/2004: materiali e oggetti negli impianti per acqua destinata al consumo umano.
• D.Lgs. 18/2023: qualità e sicurezza delle acque destinate al consumo umano.
• DM 37/2008: installazione, imprese abilitate e documentazione degli impianti negli edifici.

Guida aggiornata a settembre 2026. Pressioni ed esempio sono didattici: il vaso è un recipiente in pressione e va dimensionato, installato e manutenuto secondo targhetta, manuali del gruppo e condizioni reali.