IWA Water Loss Task Force Water 21 Articolo n. 6

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1 IWA Water Loss Task Force Water 21 Articolo n. 6 La valutazione delle Perdite Reali, comprensiva dell Analisi delle Componenti e di Considerazioni Economiche Un Approccio Pratico In questo sesto articolo della serie speciale scritta per Water21 dalla IWA Water Losses Task Force, Paul FANNER evidenzia gli sviluppi pratici negli ultimi dieci anni della gestione delle perdite idriche nei sistemi pubblici di distribuzione idrica. Lo scopo di questa serie di articoli denominata Un Approccio Pratico per la Riduzione delle Perdite Idriche è stato illustrato da Ken Brothers (1), Presidente della Water Losses Task Force, nel numero di Giugno 2003 di Water21. Questo articolo descrive tre metodi di valutazione delle perdite reali (fisiche), includendo l analisi delle componenti e le considerazioni economiche. I METODI DI VALUTAZIONE DELLE PERDITE REALI L IWA ha definito le perdite reali come i volumi annuali persi dai sistemi di distribuzione e di adduzione attraverso tutti i tipi di rotture, scoppi e trabocchi presenti sulle condotte, sui serbatoi di servizio e sui collegamenti di servizio, fino al contatore del singolo utente. Le perdite reali possono essere valutate attraverso tre metodi differenti: Bilancio idrico annuale Top-Down ; Analisi delle portate notturne Bottom-Up ; Analisi delle Componenti Oppure attraverso una combinazione di due o più di questi metodi. Ciascuno di questi metodi è descritto nelle seguenti sezioni. Bilancio Idrico Annuale Top-Down Le perdite reali possono essere valutate attraverso il bilancio idrico annuale Top-Down IWA (Figura 1), come risultante dalla differenza tra il volume immesso nel sistema (System Input Volume in Figura 1) e la somma tra il volume di consumo autorizzato (Authorised Consumption) e le perdite apparenti (Apparent Losses). Poiché i dati d input misurati o valutati per il bilancio idrico sono soggetti ad errori ed incertezze, in maggiore o minore misura, questi errori causano incertezza nel valore calcolato delle perdite reali. Un metodo pratico per limitare tale incertezza consiste nel considerare un limite di confidenza del 95% attraverso un software modificato all uopo (Lambert, 2002). Questo metodo è applicabile a ciascuno dei metodi di valutazione delle perdite reali. IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 6 1

2 Il volume totale delle perdite reali è determinato attraverso il bilancio annuale Top-Down, tuttavia questa analisi non fornisce alcuna informazione sulle componenti di questo volume totale di perdita reale. Infatti, esso non distingue tra il volume di perdita reale dovuto alle rotture rilevabili (che può potenzialmente essere limitato attraverso la tempestività e la qualità delle riparazioni ed il controllo attivo delle perdite) e il volume di perdite reali dovuto alle perdite di base (che possono essere ridotte soltanto attraverso la gestione della pressione o dal rinnovamento costante degli elementi della rete). Volume immesso nella rete Consumo Autorizzato Perdite Idriche Consumo Autorizzato sottoposto a tariffazione Consumo Autorizzato non sottoposto a tariffazione Perdite Apparenti Perdite Reali Consumo da Fatturare Misurato (inclusa l acqua esportata) Consumo da Fatturare non Misurato Consumo da non Fatturare Misurato Consumo da non Fatturare non Misurato Consumo non Autorizzato Inaccuratezze nella Misurazione Perdite nelle condotte di Adduzione e/o di Distribuzione Perdite e Trabocchi in corrispondenza dei Serbatoi di Riserva Acqua Fatturata Acqua non Fatturata (NRW) Perdite sulle connessioni di Servizio fino al Contatore Privato Figura 1 - Componenti del Bilancio Idrico standard proposto dall IWA Questa analisi, inoltre, non fornisce informazioni sui volumi di perdita reale derivante dalle varie parti della rete, il che sarebbe necessario per sviluppare le opportune strategie di gestione delle perdite. Per questi motivi, è preferibile che, se possibile, il bilancio idrico annuale Top-Down sia effettuato insieme agli altri due metodi di valutazione. La Valutazione delle Perdite Reali Bottom-Up Il volume di perdite reali ottenuto dal bilancio idrico Top-Down può essere controllato attraverso i calcoli Bottom-Up basati indipendentemente sull analisi delle portate notturne nei piccoli settori oppure nelle zone del sistema di distribuzione (Ofwat, 2001). Questi piccoli settori o zone del sistema di distribuzione, possono già essere definiti nel sistema di distribuzione o possono temporaneamente essere localizzati per consentire questo tipo di analisi. La portata minima notturna (Minimum Night Flow - MNF) nei contesti urbani si verifica normalmente durante le prime ore della mattina, solitamente tra le 02:00 e le 04:00, anche se la definizione esatta nel tempo del MNF varia da zona a zona secondo le caratteristiche specifiche. Durante il periodo di MNF, il consumo autorizzato è normalmente al minimo e quindi la percentuale di flusso dovuta alle perdite reali è al massimo. La valutazione della parte di flusso notturno dovuta alle perdite reali è ottenuta sottraendo la stima del consumo notturno ammissibile, noto il numero delle utenze collegate nella zona di studio, dal volume di consumo notturno misurato. Il risultato ottenuto da tale sottrazione IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 6 2

3 fornisce una valutazione del volume delle perdite reali durante il periodo di MNF. Per convertire questa valutazione in volume quotidiano delle perdite reali, è necessario tenere conto delle variazioni giornaliere nella pressione d esercizio (il fattore ore/giorno, normalmente meno di 24, ma dipende dal grado di gestione delle pressioni). Poiché il consumo ammissibile notturno è una stima, mentre in realtà varia da notte a notte, questo calcolo contiene errori ed incertezze. La valutazione delle perdite reali Bottom-Up ha il vantaggio di fornire una valutazione indipendente del volume delle perdite. Inoltre, estendendo quest analisi a tutto il sistema di distribuzione, è possibile stabilire una priorità tra le zone del sistema privilegiando, ai fini dell implementazione di un controllo attivo delle perdite, quelle che hanno perdite reali elevate. Inoltre, tale metodologia fornisce un controllo incrociato sul calcolo del bilancio idrico. Infatti, i due volumi dovrebbero eguagliarsi, ma spesso non lo fanno, a causa degli errori cumulati nei calcoli relativi ad ogni metodo. Il lavoro di campo per la valutazione Bottom-Up, inoltre, facilita la raccolta dei dati di campo richiesti per la determinazione della relazione tra pressione e perdite (N1) e del fattore di vetustà della rete (ICF). L'Analisi delle Componenti delle Perdite Reali Le perdite reali annuali possono anche essere valutate da principio usando l'analisi delle Componenti. Questo approccio usa i numeri, le portate medie e le durate medie per le differenti tipologie di perdite e scoppi (di base, segnalate e non segnalate) su parti differenti della rete di distribuzione (condotte, serbatoi di servizio e parti differenti dei collegamenti di servizio). Altri dati necessari per realizzare un'analisi completa delle componenti delle perdite reali sono i dati di essenziali della rete (lunghezza delle condotte, numero di collegamenti di servizio, lunghezza delle condotte di servizio private comprese tra il limite di proprietà ed il contatore); il fattore di vetustà della rete (ICF) per le perdita di base; il numero degli scoppi segnalati e non segnalati ed i loro tempi medi di individuazione e riparazione, che dipendono dall organizzazione del Gestore; la pressione di esercizio media e le relazioni tra pressione e perdite (usando i valori FAVAD appropriati di N1). Un modello di analisi delle componenti suddivide l intero volume delle perdite reali nelle sue parti costituenti per ogni elemento della rete, sulla base dei rispettivi parametri maggiormente influenti. Un modello di analisi delle componenti calibrato è quindi molto utile per la valutazione delle opzioni alternative per il controllo delle perdite reali. PERDITE REALI ANNUALI INEVITABILI (UARL) Le perdite reali non possono essere eliminate completamente. Il minor volume annuale delle perdite reali tecnicamente realizzabile per sistemi ben gestiti è denominato come volume Annuale delle Perdite Reali Inevitabili (UARL). La Figura 2 mostra il rapporto fra le perdite reali annuali attuali (Current Annual Real Losses - CARL), calcolato attraverso il bilancio IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 6 3

4 idrico IWA e rappresentato dal rettangolo grande in figura, e il volume UARL (il rettangolo piccolo). Usando i quattro metodi di gestione delle perdite (le quattro frecce), le perdite reali possono essere controllate, ma (alla pressione di esercizio corrente) non possono essere ridotte oltre UARL. Tuttavia, anche se UARL rappresenta il livello minimo delle perdite reali che possono essere tecnicamente raggiunte, per molti Gestori può essere antieconomico ridurre le perdite reali a questo livello. Ci sono, quindi, livelli economici intermedi delle perdite reali convenienti per ciascun Gestore. Gestione della Pressione Livello Economico di Perdite Reali Tempestività e Qualità della Riparazione Perdite Reali Annuali inevitabili Perdite Reali Potenzialmente Recuperabili Controllo Attivo delle Perdite Perdite Reali Annuali all Attualità Gestione della rete: Selezione, Installazione, Manutenzione, Sostituzione Figura 2 - I Quattro metodi base per la Gestione delle Perdite Reali I valori di specifici di UARL per ogni sistema possono essere valutati usando una formula sviluppata dalla IWA Water Loss Task Force (Lambert ed al., 1999). I dati richiesti per questa valutazione sono il numero di collegamenti di servizio Nc, la lunghezza delle condotte Lm (Km), la lunghezza dei tratti privati (Lp in Km), compresi tra la strada/limite di proprietà ed i contatori, e la pressione di esercizio media (P metri). UARL è usato nel calcolo dell'indice di perdita della rete (ILI), che è il rapporto di CARL e UARL. Gli indicatori di prestazioni saranno discussi in un articolo successivo di questa serie. Il livello economico delle perdite reali Il livello economico delle perdite reali (ELL) è definito quando la somma del valore dell acqua persa attraverso le perdite reali ed il costo delle attività intraprese per ridurre tali perdite è minimo. I calcoli legati alla valutazione di ELL possono richiedere molti dati, ma un metodo pratico per ottenere ELL per qualsiasi sistema può essere illustrato attraverso la Figura 2. IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 6 4

5 Ogni sistema subisce un certo numero di nuove perdite e scoppi ogni anno e la gestione economica del volume di perdita reale in seguito a questi eventi può essere realizzata: A breve termine, verificando la loro durata media attraverso il controllo attivo delle perdite (per individuare gli scoppi non segnalati) e attraverso delle procedure che assicurino tempestività e qualità delle riparazioni; A medio o lungo termine, riducendo il numero delle perdite e degli scoppi che avvengono ogni anno, attraverso il miglioramento della gestione della pressione e della rete in generale. Il livello economico di perdita (ELL) può essere definito accertandosi che ciascuno dei quattro metodi che sono alla base del controllo delle perdite reali in Figura 2 sia economicamente conveniente ed implementando dapprima le procedure con un più alto rapporto benefici/costi (oppure con un minore periodo di ammortamento). I metodi analitici per le politiche di controllo attivo ed economico delle perdite saranno trattati in un articolo successivo in questa serie. Nell'articolo seguente, Alex Rizzo, Leader del Apparent Losses Team della IWA Water Loss Task Force, descriverà un approccio pratico per gestire le perdite apparenti. L'autore: Paul Fanner ha una vasta esperienza internazionale nella gestione delle perdite idriche ed è attualmente Presidente e CEO della Water System Optimization Inc (Florida) paul.fanner@wso.us IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 6 5

6 References 1. Lambert A.O. (2002) Fastcalc 2002: Customised Software for Rapid Calculation of IWA Water Balance and Performance Indicators with 95% Confidence Limits. 2. OFWAT (2001) Leakage and the Efficient Use of Water report. 3. Lambert A.O., Brown T.G., Takizawa M. and Weimer D. (1999) A review of performance indicators for real losses from water supply systems. Aqua Volume 48 No. 6 December 1999 ISSN , IWA IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 6 6