RIDUZIONE DELLE DISPERSIONI PANORAMICA DEI PROBLEMI E SOLUZIONI POSSIBILI

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1 Presentazione a cura di Francesco Calza, responsabile del servizio di ricerca perdite idriche di Enìa Reggio Emilia, gruppo Iren.

2 La dispersione degli acquedotti italiani: mc/anno

3 Occorrerebbero di euro per risanare il comparto del ciclo idrico integrato Italiano. Considerando che vengono consegnati circa di metri cubi all anno, anche suddividendo questi investimenti in 10 questi peserebbero mediamente 1,3 a metro cubo.

4 Eppure la maggior parte degli acquedotti italiani erano stati progettati e costruiti correttamente, dalla grande ingegneria italiana.

5 Lo stato scadente di molte delle infrastrutture acquedottistiche non è in realtà dato solo dalla loro vetustà, ma da una gestione poco attenta. Molti sono i casi in cui, la crescita caotica delle città ha comportato un altrettanta caotica gestione, con conseguenze a volte disastrose. Il primo passo per il recupero dell efficienza delle infrastrutture acquedottistiche è quindi quello di comprenderne il funzionamento, attuando progetti mirati per recuperarne l efficienza.

6 NON TUTTE LE PERDITE SONO COSÌ EVIDENTI... IN REALTÀ QUELLE PIÙ SUBDOLE E DANNOSE SONO INVISIBILI. PER QUESTO MOTIVO: -NEL 1989 VIENE ATTUATO IL PRIMO PROGETTO DI RICERCA PERDITE. -NEL 1994 LA CITTA DI REGGIO EMILIA VIENE TOTALMENTE DISTRETTUALIZZATA (PRIMA ESPERIENZA IN ITALIA) -NEL 1996 NASCE IL SERVIZIO DI RICERCA PERDITE IDRICHE

7 Gli acquedotti della provincia di Reggio Emilia - 45 Comuni serviti abitanti - 28 acquedotti km di rete distretti Copertura della distrettualizzazione 94% Distretti anno 2010

8 GESTIONE DISTRETTUALIZZAZIONE: IL SISTEMA ACQUEDOTTISTICO È STATO SUDDIVISO IDRAULICAMENTE. MEDIANTE LA CHIUSURA PERMANENTE DI VALVOLE. OGNI PUNTO DI IMMISSIONE DELL ACQUA IN RETE È STATO DOTATO DI MISURATORE DI PORTATA E PRESSIONE. QUESTO È LO SCHEMA DELLE ATTIVITÀ DI CONTROLLO ATTIVO: MISURAZIONE REGISTRAZIONE DATI Uscita Pensile Cadelbosco Sopra /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ lt/s RIDUZIONE DELLE DISPERSIONI VERIFICA RECUPERO LOCALIZZAZIONE E RIPARAZIONE CONTROLLO ATTIVO: - QUANTO PERDE - DOVE PERDE TRASFERIMENTO DATI (M0DEM GSM-GPRS) ELABORAZIONE E VALUTAZIONE ATTIVAZIONE PROGETTI DI RICERCA

9 METODO BOTTOM UP PROFILO GIORNALIERO DI PORTATE, PRESSIONI E DISPERSIONI mc/ora mt.c.a. PRESSIONI PORTATE DISPERSIONI IN BASE ALL ANDAMENTO DELLE PRESSIONI DURANTE LE 24 ORE SI È IN GRADO DI DEFINIRE I VOLUMI GIORNALIERI DISPERSI.

10 LA CATENA DI MISURA: VERIFICA MISURE PRINCIPALI PROGRAMMA VERIFICHE DAL 2002 VERIFICA CONTATORI UTENZA VERIFICA A CAMPIONE M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M MIGLIORE VALUTAZIONE DELLE PERDITE REALI INTERO SISTEMA ACCURATA VALUTAZIONE DELLE PERDITE NEI SOTTOSISTEMI: I DISTRETTI

11 ATTIVITÀ DI MONITORAGGIO E RICERCA PERDITE IDRICHE:

12 Questa tecnica viene chiamata CONTROLLO ATTIVO Si distingue da quello passivo perché affronta il problema prima che questo diventi un emergenza Ma cercare e riparare le perdite non basta

13 GESTIONE DELLE PRESSIONI: BY:IWA WLSG GESTIONE PRESSIONI GESTIONE PRESSIONI VELOCITA E QUALITA DELLE RIPARAZIONI PERDITE REALI VOLUME ANNUO CONTROLLO ATTIVO DELLE PERDITE OTTIMIZZARE LE PRESSIONI = RIDURRE LE PERDITE E TUTELARE LA RETE GESTIONE DELLE INFRA- STRUTTURE

14 GESTIONE PRESSIONI é in corso lo studio e la progressiva attuazione di tecniche per la gestione delle pressioni che ad oggi copre il 35,2% della rete di distribuzione. 35,2%

15 GESTIONE DELLE PRESSIONI: L OTTIMIZZAZIONE DELLA REGOLAZIONE DELLA PRESSIONE NELLE RETI DI DISTRIBUZIONE È OGGI CONSIDERATA IN ASSOLUTO LA MIGLIORE TECNICA PER LA RIDUZIONE SIA DELLE DISPERSIONI CHE DELLE ROTTURE. AZIONI: VENGONO ATTUATE CAMPAGNE DI MONITORAGGIO PER L INDIVIDUAZIONE E LA SOPPRESSIONE DI EVENTUALI COLPI D ARIETE SISTEMI POMPATI SISTEMI A GRAVITÀ IN SISTEMI POMPATI VENGONO VALUTATE SOLUZIONI DI REGOLAZIONE MEDIANTE ASSERVIMENTO AD INVERTER DELLE STAZIONI DI POMPAGGIO. IN QUESTO CASO SI MASSIMIZZANO I RISULTATI DI RISPARMIO ENERGETICO. IN SISTEMI A GRAVITÀ VENGONO NORMALMENTE INSTALLATE VALVOLE DI RIDUZIONE DELLA PRESSIONE

16 GESTIONE DELLE PRESSIONI: TECNICHE UTILIZZATE Ogni progetto di gestione delle pressioni comprende una fase di studio della rete, di monitoraggio ed infine di modifica del regime pressorio. La modifica può essere applicata mediante l asservimento ad inverter di stazioni di pompaggio. Oppure mediante l installazione di valvole di riduzione della pressione

17 GESTIONE PRESSIONI: 81 i distretti realizzati con gestione pressioni 48 A REGOLAZIONE FISSA 16 A REGOLAZIONE GIORNO NOTTE (O SU SOGLIA PORTATA) 17 A REGOLAZIONE VARIABILE

18 GESTIONE DELLE PRESSIONI: BENEFICI I benefici di una corretta gestione delle pressioni sono ormai noti in termini di: DIMINUZIONE DELLE DISPERSIONI DIMINUZIONE DELLE ROTTURE

19 PROGETTO DI GESTIONE PRESSIONI: SISTEMA DI QUATTRO CASTELLA POMPA A GIRI VARIABILI GRUPPO DI RIDUZIONE GRUPPO DI RIDUZIONE GRUPPO DI RIDUZIONE

20 SISTEMA DI QUATTRO CASTELLA: -REGIME POMPATO -ESTENSIONE RETE 112 km PROPRIETA SERVITE Nel dicembre 2005 le pressioni sono state ridotte mediamente del 49% (da 122 a 62 m.c.a.) La frequenza delle rotture è diminuita di oltre il 36% Rotture mensili dal 2002 Numero di rotture per mese START

21 ILI Data Set Enìa Reggio Emilia WBI Band System D C 2.86 B A

22 DATI: ACQUEDOTTO DI MONTECCHIO: -ESTENSIONE KM 63 -POPOLAZIONE SERVITA 9700 ABIT. -TERRENO MOLTO DRENANTE ATTIVITA DAL SEPARAZIONE TRA ADD. E DISTRIBUZ. -VASO ESPANSIONE POMPE AIOLA -SUDDIVISIONE IN 4 DISTRETTI -INST. VALVOLE COLPO DI ARIETE DIST. -ATTIVITA DI RICERCA PERDITE SU CIRA 150% DELLA RETE SU BASE ANNUA -DISPERSIONI MC (PARI A CIRCA ) - DAL 2008 AVVIO PROGRAMMA DI GESTIONE PRESSIONI CON INVERTER E CON VALVOLE DI RIDUZIONE PRESSIONE

23 PRIMA DOPO

24 SITUAZIONE INIZIO 2010: 71% PERDITE ATTIVITA RIC E RIPARAZ.: 37% PERDITE RAPIDA CRESCITA DISPERSIONI IMPLEMENTAZIONE GESTIONE PR. MODULANTE LENTA CRESCITA DISPERSIONI Metodi, tecnologie e soluzioni Distretto al servizio Montecchio del risparmio Sud idrico nelle reti di distribuzione

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26 ACQUEDOTTO DI MONTECCHIO: ANDAMENTO DEI VOLUMI DISPERSI WBI Band System D C B A

27 -Gruppi di riduzione e misura ridondanti dotati di una valvola principale e una di scorta.

28 PRIMA: Alta velocità di crescita delle dispersioni DOPO: Maggiore stabilità del sistema

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30 Acquedotti - Trend storico dei consumi energetici La sommatoria di tutte le azioni di riduzione delle perdite, unita alla attività di ottimizzazione delle stazioni di pompaggio e al rinnovo delle reti ha come risultato un graduale recupero dell efficienza dell intero sistema. In questo grafico si evidenzia l andamento dei consumi elettrici (Kwh/anno) in confronto a quello della popolazione servita. Il 2010 si è chiuso con il minor consumo di energia elettrica a servizio degli acquedotti degli ultimi 17 anni. In questo periodo la popolazione servita è cresciuta di ab.

31 LA REALIZZAZIONE DEI PROGETTI: ASPETTI PRATICI

32 COME NASCE UN PROGETTO DI DISTRETTUALIZZAZIONE AL FINE DI UNA CORRETTA PROGETTAZIONE E NECESSARIA UNA FASE DI STUDIO DEL FUNZIONAMENTO DELLA ETE. ATTUALMENTE OLTRE IL 70% DELLE RETI DELLA PROVINCIA DI REGGIO SONO STATI DOTATI DI MODELLI MATEMATICI CALIBRATI CON MISURE IDRAULICHE IN CAMPO QUESTO STRUMENTO CI PERMETTE DI SIMULARE IL NUOVO FUNZIONAMENTO DELLA RETE E DI DIMENSIONARE CORRETTAMENTE I GRUPPI DI RIDUZIONE E MISURA Elevation m LA RETE VIENE SUDDIVISA IN AREE (DISTRETTI) ALIMENTATI IN MODO ESCLUSIVO DA GRUPPI DI RIDUZIONE E MISURA.

33 Realizzazione del progetto REDAZIONE ESECUTIVI COSTRUZIONE E POSA AVVIAMENTO

34 REGISTRAZIONE E TRASFERIMENTO DATI: IN SISTEMI ESTESI E STRETTAMENTE INTERCONNESSI LO STOCCAGGIO, IL PROCESSO DI TRASFERIMENTO E DI ELABORAZIONE DEL DATO È IN REALTÀ MOLTO COMPLESSO: DIVERSE TIPOLOGIE DI PERIFERICHE DIVERSI PROTOCOLLI DI TRASFERIMENTO DIVERSI SISTEMI DIVERSI FORMATI

35 ELABORAZIONE GRAFICI: AL FINE DI RENDERE FACILMENTE FRUIBILI E GESTIBILI I DATI È STATO INTRODOTTO UN SOFTWARE DI SUPERVISIONE. QUESTO PRODOTTO È APERTO, È CIOÈ IN GRADO DI GESTIRE TRACCE PROVENIENTI SIA DA DATALOGGERS APPARTENENTI AL PROPRIO SISTEMA CHE DI IMPORTARNE ALTRI.ANCHE L ACCESSO AI DATI RISULTA COMODO ED INTUITIVO GRAZIE AL SINOTTICO GEOGRAFICO.

36 ELABORAZIONE GRAFICI: LA POSSIBILITA DI OTTENERE TRACCIATI DA SOMME ALGEBRICHE DI PIÙ TRACCE RENDE POSSIBILE IL MONITORAGGIO DELLE CONDOTTE DI TRASPORTO SINGOLE TRACCE B D C E A RISULTANTE Q=A±B-C-D-E

37 ANALISI DEI DATI: LIVELLO DI SOGLIA LIVELLO DI TARGA IL RIVERSAMENTO QUOTIDIANO DEI DATI PERMETTE UN CONTINUO MONITORAGGIO DELL EVOLVERSI DELLE DISPERSIONI. QUANDO LE DISPERSIONI SUPERANO UN LIVELLO DI SOGLIA SI PROCEDE ALLA ATTIVAZIONE DI PROGETTI DI RICERCA PERDITE

38 FASE DI PRELOCALIZZAZIONE: ANALISI DI PASSO ALLO SCOPO DI VELOCIZZARE LE OPERAZIONI DI RICERCA E POSSIBILE UTILIZZARE LA STAZIONE DI MONITORAGGIO NELLA FASE CHIAMATA PRE-LOCALIZZAZIONE. L ANALISI DI PASSO VIENE ESEGUITA TIPICAMENTE IN FASE NOTTURNA, SFRUTTANDO I MOMENTI IN CUI I MINIMI CONSUMI DA PARTE DELL UTENTE METTONO MAGGIORMENTE IN RILIEVO LA PORTATA COSTANTE FUORIUSCENTE DALLE PERDITE. GRAFICO PORTATE IN TEMPO REALE B A C M mc/h B A C t LA PROGRESSIVA PARZIALIZZAZIONE UNITA DELL IMPIANTO UNITA AD UN MONITORAGGIO CONTINUO DELLE PORTATE IN INGRESSO EVIDENZIA LA PORZIONE DI RETE, PASSO, CON LE MAGGIORI DISPERSIONI. SI STRINGE COSI IL CAMPO DELLE RICERCHE AD UNA PRECISA ZONA. 36

39 GESTIONE AVANZATA DELLE PRESSIONI

40 GESTIONE AVANZATA DELLE PRESSIONI L OTTIMIZZAZIONE DELLE PRESSIONI E DI IMPORTANZA STRATEGICA E QUINDI FONDAMENTALE GARANTIRE COSTANTE E CORRETTO FUNZIONAMENTO DELLE VALVOLE. PER QUESTO MOTIVO LE STAZIONI DI RIDUZIONE DELLA PRESSIONE VENGONO NORMALMENTE REALIZZATE IN MODO COORDINATO CON IL MONITORAGGIO DEI DISTRETTI IN MODO DA OTTENERE GRUPPI DI RIDUZIONE E MISURA GRUPPO DI RIDUZIONE E MISURA N.3 GUAINE CORRUGATO DN63 STAZIONE DI REGISTRAZIONE E TRASFERIMENTO DATI

41 GESTIONE DELLE PRESSIONI: TECNICHE UTILIZZATE La regolazione ha lo scopo di raggiungere un MINIMO STANDARD DI SERVIZIO, consi-derato ottimale, nel modo più omogeneo possibile Per raggiungere questo scopo la regolazione della valvola (o dell inverter) viene definita tenendo conto degli effetti pressori raggiunti al PUNTO CRITICO della rete, che tipicamente corrisponde al punto più alto e sfavorito del sistema osservato. Il punto critico rimane sotto stretto monitoraggio per un ampio periodo di tempo e costituisce il riferimento principale della regolazione ANDAMENTO PRESSIONI AL PUNTO CRITICO /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/

42 REGOLAZIONE SU DUE SOGLIE: LA CONCOMITANZA DI PARTE IDRAULICA ED ELETTRONICA CI PERMETTE,UNA REGOLAZIONE VARIABILE, CHE CI PERMETTA DI ATTENUARE ULTERIORMENTE IN FASE NOTTURNA LE PRESSIONI. BANDA MORTA SOGLIA DI PORTATA

43 REGOLAZIONE MODULANTE SU BASE PORTATA L ELETTRONICA DEL DATALOGGER E IN GRADO DI SORVEGLIARE IN OGNI ISTANTE I DATI ADATTANDO LE PRESSIONI IN BASE ALLE PORTATE IN INGRESSO ALLA RETE. QUI SOTTO SI RIPORTA L ESEMPIO DI BRESCELLO. M PLC

44 GESTIONE ALGORITMO P.I.D. IL SISTEMA ELETTRONICO A BORDO DEL DATALOGGER E N GRADO DI ADATTARE IN OGNI MOMENTO IL SET POINT DELLA VALVOLA MEDIANTE UN ACCESSORIO DEL PILOTA (PISTONE IDRAULICO A.R.T. ). IN OGNI MOMENTO IL SISTEMA VERIFICA LA CORRISPONDENZA DELLA CURVA TEORICA CON LA PRESSIONE CORRENTE, CORREGGENDO IL SET POINT MEDIANTE L ATTIVAZIONE DELLE VALVOLE A SOLENOIDE CHE CARICANO O SCARICANO L A.R.T. pressione pressione IL GRADO DI COMPRESSIONE DELLA MOLLA DEL PILOTA MODIFICA REGOLAZIONE DELLA PRESSIONE DI VALLE

45 CONCLUSIONI: La dispersione degli acquedotti italiani: DA PROBLEMA AD OPPORTUNITA

46 GRAZIE PER L ATTENZIONE Francesco Calza