Comune di Fano ASET SPA Progetto di Distrettualizzazione e riduzione di Pressione nelle reti Acquedottistiche Relazione Il Tecnico ( P.i Ferretti Alfredo) Aset Spa Sett Acquedotto P.i Ferretti Pagina 1 di 12
Il presente progetto è stato progettato e realizzato interamente in Aset Fano, in collaborazione con la ditta Chemitec SRL la quale ha brevettato il, sistema di regolazione,( RN 2006 A000079 del 14/12/06) e la ditta Raci, attraverso uno studio teorico ed in seguito ad una fase di sperimentazione sul campo, allo scopo di produrre un sistema di auto-regolazione della pressione all interno di sezioni di reti idriche, denominate di seguito distretti, facenti parte di impianti di distribuzione dell acqua potabile - Tale processo, che dovrà avvenire all interno della conduttura afferente ogni singolo distretto, ha lo scopo di ottenere, pur garantendo in tutti i punti della rete il mantenimento del servizio acquedottistico, i seguenti obiettivi : Riduzione sensibile delle perdite di acqua causate dal normale stato dell impianto (dovute a fessure delle tubazioni, perdite dei giunti, ecc). Riduzione sensibile del consumo di acqua da parte dell utente finale. Riduzione dello stress delle tubazioni, con riduzione di nuove fessurazioni Riduzione dei consumi energetici Questo risultato si è ottenuto diminuendo, in modo ragionato, la pressione nella tubazione di ingresso al distretto, in funzione della pressione periferica minima che si desidera mantenere. Il concetto principale è individuato dal fatto che, in una tubazione, a pressione minore corrisponda minor flusso e quindi minore consumo di acqua. Normalmente, nei vari distretti degli acquedotti non è presente un sistema di regolazione simile a quello realizzato nel presente progetto: all ingresso delle reti si ha quindi una pressione non regolata che dipende essenzialmente dalla portata (ossia dal numero di utenti che richiedono acqua) e dalla pressione della parte iniziale della condotta di adduzione. In questa situazione risulta evidente che, durante tutto l arco della giornata si tende a mantenere una pressione periferica superiore a quanto sarebbe opportuno, dato che è necessario avere comunque a disposizione il massimo della pressione, quando la richiesta di acqua sale, tipicamente nelle ore di punta. Nelle ore notturne e nei periodi diurni di richiesta intermedia (ossia la maggior parte del tempo), viceversa, la pressione nella condotta potrebbe essere ridotta senza peraltro incidere sulla qualità effettiva del servizio. Il sistema progettato si compone essenzialmente di una valvola motorizzata in grado di regolare in modo proporzionale la pressione all interno della condotta a cui è collegata, modulando nel contempo parte della portata addotta. La valvola motorizzata viene gestita da un intelligenza artificiale in grado di correlare i valori di portata e pressione in ingresso al distretto (e quindi in prossimità della valvola di regolazione) e simulare quanto possa avvenire nella parte più distante della rete (che in genere vede un calo talvolta molto marcato rispetto alla pressione di partenza in funzione del consumo di tutte le utenze allacciate). Aset Spa Sett Acquedotto P.i Ferretti Pagina 2 di 12
Idraulica per la riduzione delle pressioni Si inserisce inoltre una centralina di acquisizione, collegata attraverso connessioni modem puntopunto con l intelligenza centrale, che sia in grado di leggere la pressione a fondo rete e di comunicare anomalie (ad es. pressione insufficiente) e dati (ad esempio medie orarie e giornaliere) per consentire all automazione, che agisce sulla valvola,di correggere (nel caso di anomalie) o di effettuare calcoli (nel caso di medie orarie), in modo da valutare automaticamente la correlazione più vicina tra i valori di pressione periferica richiesta e quelli di portata-pressione in ingresso al distretto. Aset Spa Sett Acquedotto P.i Ferretti Pagina 3 di 12
Automazione elettronica del distretto In funzione della pressione, calcolata in ingresso per ottenere quella periferica desiderata, la valvola verrà quindi comandata di conseguenza, in modo da ottenere l allineamento al valore ottimale. La ricerca di detta corrispondenza deve forzatamente avvenire utilizzando forme di autoapprendimento (adattabili ovviamente ad un intelligenza artificiale): sebbene pressione periferica e di ingresso siano infatti teoricamente correlate in modo diretto, i fattori, che influenzano istantaneamente la variazione di pressione a fondo rete, dipendono da tutto quello che avviene in modo casuale nelle varie utenze collegate al distretto e non è quindi possibile, se non su base statistica e per periodi di tempo molto brevi, ottenere un esatta correlazione,a meno di un Aset Spa Sett Acquedotto P.i Ferretti Pagina 4 di 12
collegamento ai dati permanente (che risulterebbe tuttavia fortemente antieconomico), che sarebbe comunque costretto ad utilizzare approssimazioni a causa dell inerzia dell impianto, esteso anche per diversi chilometri. E prevedibile pertanto che vi sia un errore iniziale (anche se limitato) sulla regolazione, la cui tendenza sarà tuttavia di andare a diminuire, mano a mano che l euristica del sistema impara a realizzare un modello aderente al distretto in gestione, basandosi sulle caratteristiche specifiche dell impianto. Nel contempo, il sistema sarà in grado di correggere in modo autonomo, con una modifica orientata dei parametri, situazioni di anomalia impreviste (come ad esempio fasi di cambio regime stagionale nelle località turistiche) e segnalate dalla centralina di controllo della pressione presente a fondo rete. Schema semplificato dell architettura Feed-Back su evento RTU Nodo GsmAlarm Mis.Pressione e Portata Ingresso Mis.Pressione Fondo rete Valvola Proporzionale Di regolazione Flusso Acqua Condotta Ingresso al Distretto Condotta Terminale Allo scopo di verificare l andamento del processo durante le fasi di studio e test e successivamente come sistema di supervisione permanente, è stato previsto il collegamento dell impianto di regolazione ad un sistema di telecontrollo centralizzato basato sull uso di Personal Computer, in grado di ricevere via modem i dati istantanei e storici dalle centraline interessate e di renderli disponibili tramite interfacce utente, adatte all analisi (grafici, tabelle, correlazioni, ecc). In questo modo sarà inoltre consentita agli operatori dell impianto la modifica da remoto dei parametri di regolazione fine del processo, allo scopo di correggere ed ottimizzare, dove necessario, l euristica dell automazione che comanda la valvola. Aset Spa Sett Acquedotto P.i Ferretti Pagina 5 di 12
Situazione normale In figura, è possibile vedere l andamento tipico della portata( in blu ) e della pressione ( in giallo ) in ingresso ad un distretto e della pressione a fondo rete (in rosso). Sebbene la pressione in ingresso risulti pressoché costante, la pressione periferica varia in proporzione inversa alla portata ed in modo completamente avulso dalla pressione in ingresso. Non c è inoltre nessun controllo sull escursione del valore di pressione. Nelle ore notturne, la pressione a fondo rete rimane relativamente alta, anche con portate basse, anche se risulterebbe più opportuno mantenerla su valori più bassi (senza per questo diminuire la qualità del servizio). Situazione di regolazione ottimale La situazione ottimale prevede un andamento simile a quanto riportato in figura: Aset Spa Sett Acquedotto P.i Ferretti Pagina 6 di 12
la pressione periferica (in viola nel grafico) rimane ad un valore minimo più basso rispetto alla situazione con assenza di controllo, ma viene aumentata dalla logica di gestione nel caso in cui la portata sia in aumento, in modo da mantenere comunque su tutta la rete una pressione sufficiente a garantire la qualità del servizio. Eventuali picchi anomali verso il basso della pressione periferica possono essere controllati da una corretta parametrizzazione dell euristica della logica di controllo, che non deve consentire che la pressione teorica del fondo rete si abbassi sotto una certa soglia. Durante fasi impreviste e repentine (ad esempio al cambio di stagione nelle località turistiche) dove la parametrizzazione appresa dall intelligenza di controllo perderebbe di significato, interviene la centralina di controllo a fondo rete, che comunica tramite una connessione telefonica nel formato e con i criteri di sicurezza più opportuni, l anomalia in corso e consente alla logica di gestione di iniziare a correggere l errore introdotto, avviando così una nuova fase di apprendimento, che porterà in breve tempo a riallineare il processo ai parametri desiderati. Aset Spa Sett Acquedotto P.i Ferretti Pagina 7 di 12
Il primo progetto realizzato e sopra schematizzato è stato realizzato dal settore acquedotto di Aset Area interessata al primo intervento Aset Spa Sett Acquedotto P.i Ferretti Pagina 8 di 12
(Andamento portate in uscita marzo 2006 da cui si apprezza una portata in uscita nelle ore notturne tendente ai 20 LT/sec) Nel mesi di aprile 2006 nella zona relativa a Metaurilia ;Ponte Sasso ;Marotta ed ha portato immediata soddisfazione nello staff di progettazione, presentando numeri di tutto rispetto, (Andamento portate in uscita marzo 2007 da cui si apprezza una portata in uscita nelle ore notturne tendente ai 6 LT/sec con una riduzione nelle ore notturne di circa il 70 % rispetto allo stesso periodo dell anno precedente) in otto mesi di lavoro, come risulta sul grafico dello storico di consumo dei distretti a sud del fiume Metauro, si è ritornati a valori di produzione annuali del 1996 con un abbattimento dell erogazione idrica di circa 80.000 mc con una verosimile stima per l anno 2006 tendente ai 100.000 mc di acqua risparmiata. Aset Spa Sett Acquedotto P.i Ferretti Pagina 9 di 12
Produzione a sud del Fiume metauro Mc 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 245060 423933 528314 501408 580770 636564 679819 704662 815095 742394 815007 820003 849850 865806 935279 761061 682640 ps pozzi tot 0 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 Anni Ma non solo di acqua si tratta ma in maniera diretta di forza motrice, energia che ha visto in maniera proporzionale diminuire consumi, ( si è passati da 38. 226,00 nel 2005 a 32.612,00nel 2006, con una riduzione del 15%) usura delle macchine, minor controllo uomo /giorno ecc. E non da ultimo una sostanziale riduzione del numero di interventi per riparazione e minor efflusso di acque dalle perdite esistenti. Risulta infatti importante nell analisi e nella modellazione delle perdite lo studio della dipendenza tra la pressione e la frequenza degli eventi di nuove rotture. La relazione fra pressione e frequenza di nuove rotture dipende da vari fattori, quali la tipologia dei materiali e l età delle condotte. Studi di settore illustrano come possa variare la frequenza di nuove rotture con la pressione, e mostrano che sistemi di alimentazione a pressione continua la frequenza di rotture si incrementi rapidamente ( fino a 10 volte) per valori di pressioni superiori a 35/40metri. Il risultato sotto questo profilo è entusiasmante si è passati ad una media annua di circa 174 perdite rif anno 2004, a zero negli otto mesi del 2006, ( si consideri un costo medio perdita in circa 500/700 cad) e con una presumibile perdita occulta dovuta a fessurazioni esistenti, nel distretto tendente tra il 2 e il 5% circa, valutata attraverso il monitoraggio notturno delle portate afferenti i distretti, osservati attraverso i sistemi aziendali di telecontrollo. Un altro distretto è stato di recente realizzato,e dopo una fase di regolazione e di test, è stato attivato nel periodo precisamente nella zona mare di Fano, dalla zona Lido, Sassonia fino a via delle Brecce, Aset Spa Sett Acquedotto P.i Ferretti Pagina 10 di 12
Area interessata al secondo intervento I primi dati li riteniamo eccezionali con un ritorno dei prelievi all anno 1995/96, si tenga presente che il distretto ha iniziato nell aprile 2007 in appena 8 mesi di lavoro si è passati da un valore di acqua prodotta di mc 6 796 218 a un valore di mc 6 092 127, con un risparmio di 704091 mc Produzione acquedotto capoluogo 8000000 7000000 6000000 5000000 MC 4000000 ps pozzi tot torno 3000000 2000000 1000000 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Anni Aset Spa Sett Acquedotto P.i Ferretti Pagina 11 di 12
Al fine di valutare al meglio la progettazione eseguita si allega un grafico riportante i valori di acqua prodotta nell anno 2006 e nell anno 2007 da un impianto di potabilizzazione che contribuisce con la sua portata sull acquedotto del capoluogo in cui è stato realizzato il distretto: 500000 450000 400000 350000 300000 250000 2007 2006 200000 150000 100000 50000 0 0 2 4 6 8 10 12 Da come si può notare si evince un abbassamento totale delle portate verso il serbatoio. Ulteriori dati riguardanti interventi sulla rete, energia, ecc sono in fase di elaborazione. Il Progettista P.i Ferretti Alfredo Aset Spa Sett Acquedotto P.i Ferretti Pagina 12 di 12