Gestione della pressione e delle perdite in un sistema idrico:

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1 Gestione della pressione e delle perdite in un sistema idrico: IL PROGETTO DI RIDUZIONE DELL ACQUA NON FATTURATA DI TEA ACQUE NEL BACINO IDRICO DI MANTOVA M. Pedroni, F. Leoni, M. Zaghini, A. Fengoni TeaAcque Srl, Mantova, Italy 08 ottobre 2013, Rubiera (RE)

2 L ACQUA IN TEA SPA BACINO IDRICO INTEGRATO di MANTOVA Tea Acque gestisce il Servizio Idrico Integrato in 32 comuni della provincia di Mantova. Servizio di acquedotto: Popolazione servita: Lunghezza rete:1.153 Km N. impianti: 16 Volume prodotto 2012: 18 mmc volume fatturato 2012: 14,7 mmc L intero sistema è costituito da una rete principale completamente interconnessa più alcune reti indipendenti tra loro di minore estensione. Il territorio servito è prevalentemente pianeggiante con minime differenze di quota altimetrica.

3 ESTENSIONE CARATTERISTICHE del SISTEMA IDRICO PRINCIPALE di MANTOVA RETE ACQUEDOTTI LUNGHEZZA RETE: 740 Km POPOLAZIONE SERVITA: 110,000 unità APPROVVIGIONAMENTO IDRICO: 3 principali campi pozzi con impianti di trattamento biologico SISTEMA DELLE RETI: completamente interconnesso. MATERIALI RETE DI DISTRIBUZIONE: polietilene (le parti più recenti) e in ferro e ghisa (le parti più vecchie), con diametri compresi tra DN 50 e DN 600.

4 GESTIONE DELLA PRESSIONE E DELLE PERDITE NEL SISTEMA IDRICO DI MANTOVA Negli ultimi anni Tea Acque ha iniziato ad affrontare in maniera organica il problema della gestione delle pressioni e della riduzione delle perdite idriche, a fronte delle seguenti considerazioni: Presenza di eccessive pressioni in una parte del sistema, specialmente nelle ore notturne Valori di ILI (Infrastructure Leakage Index) nei diversi sistemi idrici compresi tra 3 e 10 Disponibilità limitata di acqua nei periodi più caldi dell anno, dovuta ad irrigazione, che richiede la costruzione di un nuovo impianto di trattamento Costi energetici molto elevati, dovuti anche al funzionamento non ottimizzato delle stazioni di pompaggio esistenti

5 GESTIONE DELLA PRESSIONE E DELLE PERDITE NEL SISTEMA IDRICO DI MANTOVA L ottimizzazione del sistema idrico di Mantova deve includere le seguenti fasi operative, utilizzando congiuntamente i modelli di Gestione delle Perdite e di Analisi della Rete FASE 1 Calcolo del livello di perdita, analisi delle opportunità e dei possibili benefici ottenibili con un sistema avanzato di gestione della pressione, definizione delle migliori modalità per la gestione della pressione in funzione delle caratteristiche della rete e degli impianti, identificazione dei DMAs (District Managed Areas) e dei PMA (Pressure Managed Areas); FASE 2 Analisi quantitativa e qualitativa dell intero sistema idrico utilizzando un modello matematico calibrato con misure in campo. Validazione, tramite il modello calibrato, delle ipotesi di gestione della pressione individuate alla fase 1. FASE 3 (in corso) Pianificazione dettagliata e creazione dei DMAs (District Managed Areas) e dei PMAs (Pressure Managed Areas), installazione di PRVs (Valvole di Riduzione della Pressione) e di sistemi di monitoraggio e controllo della portata e della pressione, ALC (Sistema di Controllo Attivo delle Perdite) per individuare, localizzare e riparare le perdite idriche nei distretti. Analisi delle perdite apparenti del sistema e definizione delle attività finalizzate alla loro riduzione se convenienti. FASE 4 (in corso) Avviare un programma permanente di controllo delle perdite nei distretti basato su criteri economici di intervento.

6 Phase 1 Leakage evaluation FASE 1 VALUTAZIONE DELLE PERDITE Sistema idrico di Mantova (Z3) Bilancio idrico 2012 Software PIFastCalcs (LEAKS)

7 FASE 1 VALUTAZIONE DELLE PERDITE Sistema idrico di Mantova (Z3) Indicatori di performance per le perdite reali Software PIFastCalcs (LEAKS)

8 STEP 1 - VALUTAZIONE DELLE PERDITE WBI Band System D C B A Very inefficient use of resources; leakage reduction programs imperative and high priority Poor leakage record; tolerable only if water is plentiful and cheap; even then, analyze level and nature of leakage and intensify leakage reduction efforts Potential for marked improvements; consider pressure management, better active leakage control practices, and better network maintenance Further loss reduction may be uneconomic unless there are shortages; careful analysis needed to identify costeffective improvement

9 FASE 2 ANALISI DEL SISTEMA IDRICO PER MEZZO DI UN MODELLO MATEMATICO

10 FASE 3 PIANIFICAZIONE E CREAZIONE DEI DMAs e INSTALLAZIONE DI UN SISTEMA DI MONITORAGGIO E CONTROLLO DELLA PRESSIONE E DELLA PORTATA, ALC (CONTROLLO ATTIVO DELLE PERDITE) Individuazione di 6 nuove zone (PMAs e/o DMAs) PMA BACINO CASALE

11 ESEMPIO: PMA (Pressure Managed Areas) Z5 - CASALE Lunghezza rete: 83,5 Km N. utenze: Volume immesso: mc/anno Volume fatturato: mc/anno ILI: 7,9 Z5 BACINO CASALE PUNTO DI IMMISSIONE: STAZIONE DI SOLLEVAMENTO DI CASALE PMA Z5 PUNTO CRITICO: EX POTABILIZZATORE OSTIGLIA

12 Distretto Casale-Z5 PORTATA PMA Z5 Confronto scenari senza e con sistema di gestione della pressione (dati ricavati da modello matematico in situazione di massimo consumo) controllo Senza nodo PMA N04215 (prima) controllo Con nodo PMA N03774 (dopo) Senza controllo PMA nodo (prima) N04215 controllo Con PMA nodo (dopo) N Portata [l/s] Minimum Night Flow -2 l/s Leakage [l/s] :00 06:00 12:00 18:00 00: :00 06:00 12:00 18:00 00:00 Controllo impianto Vol. sollevato [mc/giorno] Senza P.M.S. (attuale) 2605 Con P.M.S. (nuovo) 2566 STIME CAUTELATIVE FATTE SULLA BASE DI SIMULAZIONI IN SITUAZIONE DI MASSIMO CONSUMO Risparmio [m 3 ] Risparmio [ ] Costo giornaliero annuo [ /m 3 ] giornaliero annuo Controllo impianto Senza P.M.S. (attuale) Con P.M.S. (nuovo) Costo Energetico [ /giorno] 47,61 44, Risparmio [ ] giornaliero oltre /anno annuo

13 Distretto Casale-Z5 Confronto scenari senza e con sistema di gestione della pressione (dati ricavati da modello matematico in situazione di massimo consumo) 2 x 105 ISTOGRAMMA DELLE PRESSIONI FREQUENZA CUMULATA DELLE PRESSIONI senza P.M.S. F P (p) [ ] 2.5 x p [m] controllo nodo N04215 controllo nodo N con P.M.S. F P (p) p [m] p [m]

14 CENTRO TLC E ELABORAZIONE DATI Uscita Pensile Cadelbosco Sopra /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ lt/s UMTS Real Time SOFTWARE ANALISI DATI PUNTO CRITICO EX POTABILIZZATORE OSTIGLIA UMTS Real Time PUNTO IMMISSIONE STAZIONE SOLLEVAMENTO CASALE Installazione AQUALOG Regolazione Real Time della pressione sulla base della pressione al punto critico.

15 Distretto Casale-Z5 PORTATA PMA Z5 Confronto dati misurati in campo senza e con sistema di gestione della pressione P. PUNTO CRITICO = 2.7 bar P. PUNTO CRITICO = 1.2 bar PRIMA senza sistema gestione della pressione sul punto critico P punto critico P punto immissione Q immissione P. PUNTO CRITICO GIORNO = 2 bar P. PUNTO CRITICO NOTTURNA = 1.7 bar DOPO con sistema gestione della pressione sul punto critico

16 Distretto Casale-Z5 PORTATA PMA Z5 Confronto dati misurati in campo senza e con sistema di gestione della pressione Q minima notturna RIPARATA PERDITA AVVIAMENTO SISTEMA CONTROLLO PRESSIONE TARATURA SISTEMA RIDUZIONE Pnott -2.5 l/s 15.5 l/s 13.5 l/s 12.5 l/s 11 l/s

17 Approccio di Tea Acque nella gestione delle perdite idriche Coaching/training period Le attività di GIS, di modellazione di rete e di modifica negli assetti sono iniziate a metà degli anni 90. Dal 2012, grazie alla collaborazione con l Università di Ferrara e con Marco Fantozzi (membro IWA WLSG), l approccio di Tea Acque nella gestione delle perdite è stato migliorato Network Modelling G.I.S. Developement and updating Asset renewal IWA WB and PIs calculation DMAs and ALC implementation 2013 Meters replacement Pressure Management Dal 2012, in aggiunta alle attività standard, Tea Acque ha iniziato un periodo di collaborazione e formazione al fine di: calcolare IWA WB e PI, migliorare l analisi del MNF, attuare la gestione della pressione, e di attuare una politica di sostituzione dei contatori, di fatto indirizzandosi verso un approccio olistico del problema delle perdite idriche

18 Conclusioni Il caso di studio presentato rappresenta un esempio di utilizzo di software specialistici per: calcolare NRW (Non Revenue Water) e indicatori di performance, analizzare i flussi notturni, prevedere gli effetti dei cambiamenti nella gestione delle pressioni, implementare il controllo attivo delle perdite (ALC - Active Leakage Control) una volta creati i distretti di misura e di gestione delle perdite. La gestione attiva della pressione è un punto fondamentale per il controllo delle perdite. I software di analisi di rete (modelli matematici) rappresentano un ottimo aiuto nella creazione ottimale dei DMA e nell implementazione di sistemi di gestione della pressione.

19 Gestione della pressione e delle perdite in un sistema idrico: IL PROGETTO DI RIDUZIONE DELL ACQUA NON FATTURATA DI TEA ACQUE NEL BACINO IDRICO DI MANTOVA 08 ottobre 2013, Rubiera (RE)