L acqua una risorsa da preservare

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1 Autorità di Ambito Territoriale Ottimale n. 3 Marche Centro - Macerata L acqua una risorsa da preservare Venerdì 20 marzo 2009, Abbadia di Fiastra - Tolentino (MC) Sezione 2 Tecnologia, progettualità ed innovazioni per il risparmio idrico LE NUOVE TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE Ing. Daniele Nardi - A.ATO 3

2 0. INTRODUZIONE IL PROBLEMA DELLE PERDITE IDRICHE Cause Impatti Obiettivi i 1. Diminuzione della disponibilità della risorsa idrica 2. Progressivo invecchiamento delle reti acquedottistiche 1. Economico: uso inefficiente di risorse (a livello aziendale) 2. Ambientale: consumo di risorse naturali scarse (a livello collettivo) 1. Controllo e monitoraggio dei sistemi idrici 2. Quantificazione, Riduzione e Gestione delle perdite idriche "Acqua una risorsa da preservare" 2

3 1. LE PERDITE IDRICHE Perdite reali (fisiche) Perdite dalle tubazioni di adduzione e nella rete di distribuzione, rotture, sfiori dai Serbatoi, perdite dalle prese d utenza (fino al contatore) Pressione del sistema, frequenza e durata delle rotture, livello delle perdite di sottofondo Perdite apparenti (commerciali) Consumi non autorizzati (allacci abusivi), errori di misura dei contatori, errori nella contabilizzazione e nel trasferimento delle informazioni (Perdite commerciali) Periodicità di sostituzione dei contatori d utenza, strategie applicate per la riduzione dei consumi non autorizzati "Acqua una risorsa da preservare" 3

4 2. IL BILANCIO IDRICO Bilancio Idrico Standard IWA (International Water Association) Volume immesso in rete Consumo autorizzato Perdite idriche Consumo autorizzato fatturato Consumo autorizzato non fatturato Perdite apparenti Perdite reali Consumo fatturato misurato Consumo fatturato non misurato Consumo non fatturato misurato Consumo non fatturato non misurato Consumo non autorizzato Imprecisione dei contatori Perdite dalle condotte di adduzione e/o distribuzione Perdite e sfiori dai Serbatoi Perdite dalle prese d utenza (allacci) fino al contatore Acqua fatturata Acqua non fatturata NRW = Non Revenue Water "Acqua una risorsa da preservare" 4

5 2. IL BILANCIO IDRICO in Italia: D.M. n. 99/97 Decreto Ministero LL.PP. n. 99 del Definizione metodologia e terminologia standard; Separazione tra acqua grezza e acqua trattata; Progressiva minimizzazione i i i degli usi autorizzati ti senza contatore; t Raccomandazione circa l ubicazione dei contatori d utenza, quanto più possibile vicini alla condotta pubblica di distribuzione (preferibilmente al limite della proprietà privata); Introduzione dei Distretti di misura ; Installazione misuratori i di portata t e pressione permanenti nei nodi; Introduzione Indicatori di Prestazione per le Perdite Reali: % volume immesso nel sistema Indice lineare delle perdite totali (mc/km rete/anno) Indice superficiale delle perdite totali (mc/mq sup. interna rete/anno) "Acqua una risorsa da preservare" 5

6 3. GLI INDICATORI DI PRESTAZIONE Tradizionali (semplici): % volume immesso in rete; per utenza; per unità di lunghezza della rete; per derivazione d utenza. inadeguati e fuorvianti: influenzati dai consumi, non distinguono tra perdite reali e apparenti, non permettono confronti tra situazioni locali differenti. Raccomandati IWA: (operativi) Per lunghezza di rete per unità di tempo; per densità delle derivazioni i i < 20 derivazioni/km rete Per derivazione d utenza per unità di tempo; per densità delle derivazioni > 20 derivazioni/km rete "Acqua una risorsa da preservare" 6

7 4. GESTIRE LE PERDITE REALI: i 4 metodi base Gestione della Pressione Perdite inevitabili it della Livello Economico delle Perdite Velocità e Qualità delle Riparazioni Perdite Reali annue correnti (CARL) UARL Perdite Reali annue Potenzialmente Recuperabili Gestione di Tubi e Beni: Selezione, Installazione, Manutenzione, Rinnovo, Sostituzione Controllo Attivo delle Perdite ILI = UARL/CARL (Indice di Perdita Infrastrutturale) "Acqua una risorsa da preservare" 7

8 5. CONFRONTO TRA OPERATORI: indice ILI UARL = (18 x L + 0,8 x Nc + 25 x Lp) x P (litri/giorno) L = Lunghezza totale rete (km) Nc = Numero derivazioni d utenza Lp = Lunghezza derivazioni i i fino al contatore t (m) P = Pressione media rete (m) Limitazioni pratiche: Nc P 25 m ILI Cat. Performance ILI = UARL/CARL A Ulteriori riduzioni potrebbero risultare non economiche a meno di carenza idrica 2-4 B Possibilità di ulteriore miglioramento (gestione della pressione, controllo attivo delle perdite, ecc.) 4-8 C Tollerabile solo se l acqua lacqua è poco costosa e abbondante > 8 D Inefficiente uso della risorsa (cattiva manutenzione e scarsa condizione del sistema in generale) "Acqua una risorsa da preservare" 8

9 5. CONFRONTO TRA OPERATORI: indice ILI ILI , , , ,5 1,6 2 2,1 2,2 2,4 2,8 0 Cypru rus Canad ada Austral alia New Zealan nd German any UK Franc nce Cze ch Re publi blic Japa pan North Americ ica Chile South Afric ica Ukrain ine Hunga ary Italy Greec ece Malays ysia Bulgar aria Sri La nka Jorda dan Turke key International Benchmarking of Leakage from Water Reticulation Systems, 2005 "Acqua una risorsa da preservare" 9

10 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE 1. Controllo Attivo delle Perdite Ricerca di perdite non segnalate da terzi; Principali Tecniche: Distretti di Misura: Flusso Minimo Notturno, Step Testing Utilizzo di gas traccianti: derivazioni d utenza utenza, condotte di diametro più piccolo, non metalliche, rilievo tramite sonde (Idrogeno industriale) Tecniche acustiche: Correlazione perdita-rumore, impiego di logger acustico e Geofono Termografia ad infrarossi: rilievo differenze di temperatura tramite camera termografica Telelettura l e Bilancio i sincronizzato: i maggiore sensibilità, monitoraggio i costante "Acqua una risorsa da preservare" 10

11 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE Distretti di Misura (DMA) Separazione tramite valvole di sezionamento, misuratori in ingresso ed in uscita (dimensioni ottimali derivazioni d utenza); Individuazione Sub-distretti ( derivazioni); i i) Valutazione Flusso Minimo Notturno (02:00-04:00); 04:00); Tecnica dello Step-Test; Monitoraggio e rilevazione di nuove perdite. "Acqua una risorsa da preservare" 11

12 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE Tecniche acustiche: i logger acustici 1. Disposizione in campo dei sensori (raggio d azione 150 m) 2. Rilievo rumore/identificazione potenziali perdite 3. Acquisizione/trasmissione dati a PC 4. Prelocalizzazione della perdita "Acqua una risorsa da preservare" 12

13 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE Tecniche acustiche: correlazione perdita-rumore L = [D-(V x T d )]/2 Trasmettitore Trasmettitore D L L V x T d "Acqua una risorsa da preservare" 13

14 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE Tecniche acustiche: il Geofono 2. Ricerca perdite con Geofono 1 3. Astina di amplificazione i radizionale 3. Microfono a terra 2 "Acqua una risorsa da preservare" 14

15 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE Controllo Attivo delle Perdite Procedura standard Fase 1 (prelocalizzazione perdite): Suddivisione rete idrica in zone (ottimizzazione tempi/costi); Posizionamento i logger (pozzetti, saracinesche, idranti, allacci): d= m per condotte in acciaio, ghisa, fibrocemento d= m per condotte in materiale plastico Acquisizione dati per un periodo di 48 ore (almeno 2 notti); Trasmissione dati (via radio) ed elaborazione tramite software. "Acqua una risorsa da preservare" 15

16 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE Controllo Attivo delle Perdite Procedura standard Posizionamento sensori e unità di amplificazione Fase 2 (Individuazione puntuale della perdita): Trasmissione segnale ad un Correlatore perdita/rumore Localizzazione perdita (precisione +/- 2 m) Conferma acustica tramite Geofono Scavo e intervento sulla condotta "Acqua una risorsa da preservare" 16

17 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE 2. Gestione della Pressione Valori in eccesso della pressione = + COSTI + PERDITE + ENERGIA Riduzione della pressione (ore notturne) = - PERDITE DI SOTTOFONDO - SOLLECITAZIONI + VITA UTILE OPERE Q = C d x A x (2 x g x h) "Acqua una risorsa da preservare" 17

18 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE 2. Gestione della Pressione Concetto FAVAD (Fixed And Variable Area Discharge) Q 1 / Q 0 = (P 1 / P 0 ) N1 05 0,5 N1 15(analisi 1,5 di campo: struttura rete, materiale, livello perdita) Condutture metalliche (area fissa) 1.4 Giunzioni e 1.2 raccordi 1.0 (area variabile) N1 ~ 1,0 approssimazione lineare Q 0 Rapporto Q 1 /Q N1 = 0.50 N1 = 1.00 N1 = 1.15 N1 = 1.50 X N1 = Rapporto P 1/P 0 "Acqua una risorsa da preservare" 18

19 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE Gestione della pressione Procedura standard Suddivisione rete idrica in distretti (ottimizzazione tempi/costi); Installazione Valvole di riduzione della pressione: a pressione in uscita = cost. con comando a tempo (riduzione selettiva nelle ore notturne automatizzate, con P out modulata in base a P e Q nel distretto: Installazione sensori di pressione/portata Installazione periferiche i di trasmissione i dati (Radio, GSM, GPRS) Utilizzo software "Acqua una risorsa da preservare" 19

20 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE Gestione della pressione Risultati ottenuti ) Q (l/s) P (m) "Acqua una risorsa da preservare" 20

21 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE 3. Velocità e Qualità delle riparazioni Volume disperso da una perdita proporzionale alla sua durata; Tempo intercorrente tra la nascita e la riparazione della perdita: Tempo diall Allarme (A) Tempo di Localizzazione (L) Tempo di Riparazione (R) Portata a della Perdita Volume della perdita= Tempo(Avvertimento + Localizzazione + Riparazione) x Portata Durata della perdita A L R Tempo "Acqua una risorsa da preservare" 21

22 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE 3. Velocità e Qualità delle riparazioni biettivo:ridurre la durata media delle perdite N.B.: Spesso le perdite più piccole, non riparate tempestivamente, comportano uno spreco di acqua superiore a quello dovuto a perdite con portate elevate. "Acqua una risorsa da preservare" 22

23 6. TECNICHE E TECNOLOGIE PER LA RIDUZIONE DELLE PERDITE 4. Gestione di Tubi e beni Conoscenza dei beni (valore, grado di efficienza operativa, ecc.): Database impianti (materiali, modalità di posa in opera, ecc.) Sistemi Informativi Territoriali (GIS) Definizione di un adeguato Programma di Manutenzione e Riabilitazione della rete idrica (elementi critici, interventi efficaci, ecc.): Database manutenzione (frequenza rotture, interventi di manutenzione e rinnovamento, ecc.) Valutazione e gestione del rischio (rispetto dei livelli di servizio) Analisi Costi/Benefici (Livello Economico di Perdita, ELL) "Acqua una risorsa da preservare" 23

24 7. CASI STUDIO A. Controllo delle perdite a Lamezia Terme Area pilota (Bella Alto): utenze (domestiche) Pressione variabile da m Razionamento della fornitura (interruzione notturna) NRW = 50 l/s (perdite, errori dei contatori, allacci abusivi) Costo acqua (acquistata all ingrosso): 0,26 /mc Verifiche effettuate e risultati: Sottostima dei contatori domestici ininfluente (consumo misurato 9,8 l/s) Consumo complessivo Allacci abusivi i (200 accertati) ti) pari a circa 1 l/s (consumo medio utenze domestiche 0,005 l/s) "Acqua una risorsa da preservare" 24

25 7. CASI STUDIO A. Controllo delle perdite a Lamezia Terme Ricerca perdite tramite Step Test notturno: Suddivisione rete in 8 sub-distretti (chiusura 22 valvole) Individuazione aree (3) con consumo notturno anomalo Utilizzo tecniche acustiche: Localizzazione vecchio dispositivo di scarico con saracinesca deteriorata (perdita pari a 15 l/s) Localizzazione e riparazione di più di 20 perdite (con recupero di 35 l/s) Studio e modellazione idraulica rete; Controllo della pressione: Installazione Valvola riduzione pressione (riduzione carico a valle di 1,5 bar nelle ore notturne) "Acqua una risorsa da preservare" 25

26 7. CASI STUDIO RISULTATI: A. Controllo delle perdite a Lamezia Terme Recupero 35 l/s di perdite dalla rete; Fornitura continua nelle 24 ore; Riduzione dell acqua acquistata per 3,2 milioni di mc /anno, con un risparmio di circa /anno; Risparmio di ulteriori /anno di costi di energia elettrica per i sollevamenti; Impostazione di un sistema di controllo in continuo della rete, tramite trasmettitori GSM. "Acqua una risorsa da preservare" 26

27 7. CASI STUDIO FASE 1 B. Predisposizione Piano Ricerca Perdite APM, Macerata Individuazione distretti di distribuzione (Serbatoi); Determinazione delle utenze e della popolazione servita; Installazione dispositivi di misurazione presso gli impianti di sollevamento e di adduzione, ed in uscita dai serbatoi di accumulo e compenso; FASE 2 Misura del Consumo Minimo Notturno: confronto tra le portate immesse in rete ed il consumo teorico attribuito all utenza servita Determinazione dell ordine di priorità di intervento nei vari distretti; FASE 3 Installazione di misuratori di portata e pressione per la definizione di eventuali sottodistretti; "Acqua una risorsa da preservare" 27

28 7. CASI STUDIO FASE 4 B. Predisposizione Piano Ricerca Perdite APM, Macerata Prelocalizzazione delle perdite: installazione di logger acustici (un sensore ogni m di raggio), presso saracinesche, prese, idranti, ecc. Acquisizione dei segnali trasmessi tramite unità mobile su autoveicolo o in ufficio; Localizzazione puntuale della perdita: utilizzo di correlatore perditarumore e geofono, riuscendo ad individuare la perdita con errore contenuto t nel metro; Eliminazione della perdita mediante l impiego delle squadre di manutenzione aziendali. "Acqua una risorsa da preservare" 28

29 7. CASI STUDIO B. Predisposizione Piano Ricerca Perdite APM, Macerata PROGETTO PILOTA Comune di Pollenza (MC) ab. circa Distretto: Serbatoio Colle (capacità 600 mc) Abitanti n Misuratore di portata a induzione elettromagnetica in uscita dal Serbatoio Q media = 3,94 l/s; Q min = 0,98 l/s; Q max = 6,70 l/s Sottodistretto: t Campetella Abitanti n. 376 Misuratore di portata a induzione elettromagnetica in ingresso Q media = 0,85 l/s; Q min = 0,68 l/s; Q max = 0,97 l/s "Acqua una risorsa da preservare" 29

30 7. CASI STUDIO B. Predisposizione Piano Ricerca Perdite APM, Macerata PROGETTO PILOTA: confronto portate "Acqua una risorsa da preservare" 30

31 8. RIFERIMENTI Atti Convegni/Seminari: Articoli: LEAKAGE TECHNOLOGY CONFERENCE ACCADUEO 2008, Ferrara IWA Water Loss Task Force - Water 21 Pubblicazioni: THE BASIC WATER LOSS BOOK UE Leonardo da Vinci Project "Acqua una risorsa da preservare" 31

32 9. RINGRAZIAMENTI GRAZIE PER L ATTENZIONE! Ing. Daniele Nardi - A.ATO 3 nardi@ato3marche.it "Acqua una risorsa da preservare" 32