IWA Water Loss Task Force Water 21 Articolo n. 5. La Gestione delle Perdite Idriche attraverso i Distretti di Misura - Un Approccio Pratico

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1 IWA Water Loss Task Force Water 21 Articolo n. 5 La Gestione delle Perdite Idriche attraverso i Distretti di Misura - Un Approccio Pratico In questo quinto articolo della serie speciale di Water21 elaborata dalla IWA Water Loss Task Force, John Morrison illustra il lavoro intrapreso dal gruppo DMA Manual per elaborare un manuale internazionale finalizzato ad assistere gli operatori del settore nell implementazione del controllo delle perdite per mezzo dei Distretti di Misura (DMA) conosciuto anche come settorizzazione. Lo scopo di questa serie di articoli Un Approccio Pratico per la Riduzione delle Perdite Idriche è stato illustrato recentemente da Ken Brothers (1), Presidente della Water Loss Task Force, nel numero di Giugno 2003 di Water21. Il presente articolo illustra il ruolo che la gestione dei DMA riveste come metodologia efficace di controllo delle perdite, e gli obiettivi che la IWA Water Loss Task Force si pone con il suo manuale internazionale sui DMA. INTRODUZIONE Nel recente articolo di Richard Pilcher (Water21, Dicembre 2003) sulle pratiche e tecniche per la rilevazione delle perdite, vi era un riferimento a Sesto Giulio Frontino, Commissario per la Fornitura Idrica di Roma nel 90 D.C., che aveva metodi rudimentali per rilevare le perdite di sistema. Dai tempi dei Romani sono stati fatti molti progressi ma le perdite continuano a verificarsi persino nei sistemi più moderni di distribuzione idrica ed oggi gli ingegneri hanno bisogno di un ampia gamma di attrezzature e tecniche per misurare, controllare e ridurre le perdite nelle reti moderne. Una delle opzioni, che si è dimostrata altamente efficace, in particolar modo nel Regno Unito, dove è stata originariamente introdotta, consiste nel controllo delle perdite facendo uso dei cosiddetti distretti di misura (DMA). Il concetto di gestione dei DMA è stato introdotto per la prima volta nel Regno Unito agli inizi degli anni 80, nel rapporto UK 26 (2), dove per distretto si indicava un area ben definita del sistema di distribuzione (per esempio per mezzo della chiusura delle valvole), in cui le quantità di acqua in entrata ed in uscita venivano misurate attraverso contatori come in Figura 1. La successiva analisi delle portate, in particolare di quelle notturne, indicava il livello di perdita all interno del distretto. Questo serviva non solo a determinare la necessità di lavori per ridurre le perdite, ma anche per confrontare i livelli di IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 5 1

2 perdita nei vari distretti in modo da valutare dove poteva essere più urgente intraprendere l attività di localizzazione delle perdite. Impianto di Potabilizzazione Serbatoio Locale di Servizio Misuratore alla Sorgente Condotta di Adduzione Condotte di Distribuzione Limiti del DMA Valvola Chiusa Misuratori sulla condotta Misuratori sul DMA Figura 1 - Suddivisione di una rete di distribuzione in distretti di misura Dalla pubblicazione di quel primo rapporto (Report 26), l industria dell acqua del Regno Unito ha fatto molto per migliorare la conoscenza e l individuazione delle perdite idriche attraverso la gestione dei DMA. Il gruppo di ricerca industriale UKWIR ha prodotto i seguenti documenti che trattano le questioni principali attinenti la gestione delle perdite attraverso i DMA nell ambito dell industria inglese: UK Water Industry Managing Leakage - Interpreting Measured Night Flows (1994) UK Water Industry Managing Leakage - Using Night Flow Data (1994) Manual of DMA Practice 1999 Leakage Estimation from Night Flow Analysis 1999 The Natural Rate of Rise of Leakage1999 Estimating Legitimate Non-Household Night Use Allowances 1999 Household Night Consumption 2002 Background Leakage 2003 Service Pipe Leakage 2003 Potenziali lettori e Scopo del Manuale Il manuale è rivolto a chi ha poca o nessun esperienza nel controllo delle perdite per mezzo dei DMA. Esso, basandosi sull esperienza degli esperti internazionali del settore, metterà in- IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 5 2

3 sieme gli elementi essenziali per un applicazione pratica efficace e illustrerà le conoscenze tecniche che stanno dietro la gestione dei DMA. Il manuale va visto come un punto di partenza e vanno sempre considerate le peculiarità delle situazioni locali. Sebbene il manuale illustrerà le migliori pratiche da applicare, va ricordato che le metodologie riguardanti i DMA e le tecniche di analisi delle portate sono state considerevolmente sviluppate da molti gestori negli ultimi anni, per esempio i sistemi informativi territoriali sono stati modificati secondo esigenze specifiche per fornire i dati di supporto alla progettazione e alla gestione dei DMA. Il manuale intende quindi fare da guida nell applicazione di un approccio di applicazione pratica, fornendo le indicazioni necessarie per intraprendere le azioni chiave per l implementazione del controllo delle perdite per mezzo della gestione dei DMA. Il ruolo della gestione dei DMA nella valutazione e nel controllo delle perdite La chiave per un efficace gestione delle perdite per mezzo dei DMA sta nell avere una chiara comprensione della teoria delle perdite. Le perdite si dividono in due componenti principali: le perdite di base e le perdite a cadenza annuale (spesso chiamate rotture) (3)(4). Le perdite di base sono costituite dall insieme di perdite provenienti da tutti i pezzi speciali lungo la rete, che sono individualmente troppo piccole perché siano rilevate. La perdita da scoppio è quella derivante da fori/rotture che avvengono annualmente lungo la rete di condotte, compresi i collegamenti di servizio al cliente, e che possono essere rilevate facendo uso di diverse attrezzature specifiche. Il compito della gestione dei DMA è quello di suddividere la rete di distribuzione in aree o settori gestibili, all interno dei quali sia possibile misurare le portate per determinare la presenza di perdite. Il tempo di dispersione di acqua da un foro/rottura viene minimizzato analizzando i dati di portata in maniera tale che il tecnico possa accorgersi il più presto possibile della presenza di una perdita. Il volume totale di acqua persa è: Perdita per rottura = (portata) x (durata della fuoriuscita d acqua) L analisi dettagliata delle portate all interno del singolo DMA permette al tecnico di identificare il momento in cui si è verificato l incidente e di programmare il lavoro per localizzare e riparare la perdita. Sarà la frequenza di tale analisi, seguita dal lavoro di individuazione e riparazione, che limiterà l acqua persa. Va notato come, secondo la natura della rete, giungeranno al Gestore le segnalazioni di un gran numero di perdite man mano che le acque filtrano in superficie o causano una riduzione della pressione di rete. Spesso, occupandosi di un gran numero di segnalazioni di perdite, il Gestore è erroneamente portato a credere che si stia occupando efficacemente delle perdite. La figura 2 dimostra quanto è importante trattare le perdite da rottura non segnalate dai cittadini. La durata totale delle perdite maggiori, ossia quelle segnalate, tende ad essere molto IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 5 3

4 inferiore a quella delle perdite più piccole. In molti casi, maggiore è il tempo che s impiega per venire a conoscenza dell esistenza delle piccole perdite da rottura e per localizzarle, e maggiori possono essere le perdite complessive. Figura 2 - Gli effetti della durata della rottura sulla perdita totale Introduzione dei DMA I DMA sono spesso utilizzati come strumento per controllare e contenere le perdite, in particolar modo per quelle reti per le quali l unica strategia di contenimento delle perdite è consistita nella localizzazione e riparazione delle sole rotture segnalate. Inizialmente i DMA vanno utilizzati per stabilire quali parti della rete hanno i livelli più alti di perdita e per individuare le aree dove le perdite sono minime, in maniera tale da convogliare le risorse per ottenere il massimo dei risultati. Man mano che si procede con la localizzazione e la riparazione delle perdite, i risultati del lavoro vanno valutati a livello locale, poiché inizialmente è difficile che i risultati siano percepibili a livello di rete globale. Il manuale intende fornire un ampia guida su come vanno progettati i DMA, indicando i parametri chiave da tenere in considerazione. Una metodologia che non è sempre completamente collegata alla gestione dei DMA è la gestione della pressione. L articolo di Julian Thorton sulla Gestione delle Perdite attraverso la Gestione della Pressione (Water 21 Ottobre 2003) identifica chiaramente la relazione esistente tra le perdite e la pressione ed i risparmi IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 5 4

5 potenziali ottenibili. Ciò che accomuna la gestione della pressione e la gestione dei DMA è la necessità di definire un area della rete, di tracciarne i confini, misurando le portate in entrata e in uscita. Chiaramente laddove la topografia lo consente, la programmazione delle Aree di Gestione della Pressione (PMA) e dei DMA dovrebbe essere considerata come unico concetto globale, sebbene una fase possa essere implementata prima dell altra. Man mano che i lavori procedono e le perdite vengono ridotte all interno dei DMA, lo scopo dell analisi si sposta verso un ruolo di monitoraggio, ove le portate all interno del singolo DMA vengono misurate al fine di assicurare una pronta identificazione di nuove perdite, che a loro volta attiveranno le operazioni per la localizzazione delle rotture. In molti casi in cui la gestione dei DMA non è stata adeguata alle necessità emergenti di gestione, i risparmi iniziali sono andati persi a causa del verificarsi di nuove perdite di cui non ci si è occupati. Molti Gestori hanno integrato le loro procedure di raccolta dati dai DMA nei propri sistemi SCADA (controllo, supervisione e acquisizione dati). Ciò facilita la raccolta dei dati e la disponibilità di misure di portata addizionali che potranno essere d aiuto nella risoluzione dei problemi di rete. Tale approccio si è dimostrato particolarmente efficace quando viene implementato insieme ad un sofisticato pacchetto di analisi che fornisce al tecnico indicazioni su quali DMA hanno necessità di lavori per la localizzazione delle perdite. L analisi dei flussi nei DMA per stimare le perdite Una buona pratica per l analisi delle portate dei DMA richiede che la stima delle perdite sia effettuata quando le portate all interno del DMA sono al minimo, cosa che avviene normalmente di notte quando la domanda dell utenza è minima e quindi la percentuale di flusso dovuta alle perdite è al massimo. IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 5 5

6 Articolo scaricato dal portale Typical 24 hour DMA Flow Profile Profilo di Portata Tipico per un DMA in 24 ore Flow rate vol//hour Customer night use Consumo notturno Varying customer use Consumo variabile dell utenza Burst leakage Perdite da Scoppi Minimum flow Flusso Minimo Leakage Perdite Background leakage Perdite di Base Figura 3 - Un tipico profilo giornaliero delle portate, suddiviso nelle componenti di perdita e di utenza Sono oggi disponibili tecniche per analizzare il flusso notturno minimo e stimare quindi il livello di perdita, ed inoltre per poter distinguere tra perdite di base e perdite da rottura come evidente in Figura 3. L analisi delle perdite si basa sul flusso minimo notturno, che può essere registrato e analizzato continuamente notte per notte attraverso l uso di data loggers e di un adeguato software. Tale analisi permette al tecnico di monitorare il DMA o gruppi di DMA nell evenienza di nuove rotture, per una pronta riparazione delle stesse, come mostrato nella Figura 4. IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 5 6

7 1 0 0 Articolo scaricato dal portale Typical Minimum Night Flow into a DMA Tipico Flusso Minimo Notturno in un DMA Customer night use assumed constant with time Consumo Notturno assunto costante nel tempo Background leakage assumed constant with time Perdite di base assunto costante nel tempo Time in Da ys Figura 4 - Un profilo tipico di portata notturna nei DMA Basandosi su quest analisi, si possono sviluppare delle schede riepilogative delle perdite dovute a rotture all interno dei singoli DMA al fine di fornire al tecnico una priorità tra le perdite da ridurre. Tale riduzione può essere rappresentata come un volume d acqua, un numero potenziale di rotture che possono essere trovate, una stima dei costi per le perdite idriche che sarebbero risparmiati oppure una classificazione sviluppata per adattarsi alle condizioni locali. Tale analisi, una volta portata a regime, permette al tecnico di monitorare un gran numero di DMA in maniera efficiente e di focalizzare tutto il lavoro sui DMA chiave, che otterrebbero più giovamento dall attività di localizzazione delle perdite. Il livello di perdita può essere ulteriormente confermato attraverso una valutazione top down delle perdite. Tale analisi richiede una stima dei consumi, che a sua volta verrà detratta dalla portata totale entrante nell area per giungere infine alla quantificazione della perdita. In molti casi questo volume di perdite, misurato in un periodo cha va dai 6 ai 12 mesi, potrà essere messo a confronto con il volume totale di perdite degli altri DMA nella stessa area. Sebbene l analisi delle portate notturne appena descritta fornisce le indicazioni operative migliori, il manuale descriverà altri possibili approcci temporanei, in maniera tale che l analisi possa essere condotta nella fase di transizione necessaria alla definizione delle procedure di localizzazione delle perdite, così consentendo la raccolta di dati aggiuntivi. Tale fase di transizione può essere lunga anche molti anni. IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 5 7

8 Assistenza Il piccolo gruppo che sta attualmente lavorando al manuale gradirebbe la partecipazione di altri esperti nel campo delle perdite idriche. In particolare siamo alla ricerca di esempi di gestione DMA e di dettagli su qualsiasi lavoro fatto sulla stima dei consumi notturni su reti che non siano inglesi. Contattate Ken Brothers, Presidente della WLTF a : Kenb@hrwc.ns.ca se ritenete di potere offrire tali informazioni. IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 5 8

9 Bibliografia: 1. Brothers, K.J. A practical approach to Water Loss Reduction. Water 21, Report 26 Leakage Control Policy & Practice (1980), UK Water Authorities Association 3. Lambert A.O. and Morrison J.A.E. (1996) Recent Developments in Application of Bursts and Background Estimates Concepts for Leakage Management. Water & Environmental Management Journal volume 10 No2 April UK Water Industry Managing Leakage (1994), Engineering & Operations Committee Reports A- J IWA Water Loss Task Force - Water 21 Articolo n. 5 9