Le Reti Idriche

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Metodologia per ottimizzare l’attività di ricerca e gestione delle perdite nelle reti acquedottistiche
La società BM Tecnologie Industriali, con la divisione tecnica BM IDRODATA ha come scopo la fornitura di servizi
per l’analisi e l’ottimizzazione del funzionamento delle reti idriche e fognarie.
La struttura è costituita da un team eterogeneo composto da ingegneri idraulici, tecnici strumentisti, tecnici installatori, amministrativi e commerciali.
BM IDRODATA si avvale inoltre del supporto sia del mondo universitario, sia della società di ingegneria IDROSTUDI
srl di Trieste specializzata nel settore idraulico.
La società nello svolgimento delle sue attività opera in regime di qualità essendo certificata UNI EN ISO
9001:2008 nel seguente campo d’applicazione: “Noleggio strumenti di misura su reti idriche e fognarie.
Campagna misura di portata. Trattamento dati misurati.”
“ La nostra esperienza è la Vostra sicurezza
nella verifica delle reti idriche e fognarie”
QUESTO DOCUMENTO DESCRIVE BREVEMENTE LA METODOLOGIA APPLICATA DA BM IDRODATA PER OTTIMIZZARE L’ATTIVITÀ DI
RICERCA E GESTIONE DELLE PERDITE NELLE RETI ACQUEDOTTISTICHE.
Al fine di conseguire risultati sicuri e duraturi nel tempo, BM IDRODATA ha sviluppato negli anni una metodologia
ottimale per la gestione delle reti idriche come dimostrano i risultati dei progetti realizzati.
Le attività necessarie al conseguimento della riduzione delle perdite ed all’ottimizzazione dei costi di gestione delle
reti di acquedotto sono diverse e includono il rilievo delle reti, l’applicazione di modellazione numerica avanzata
passando per il monitoraggio delle portate, pressioni e consumi energetici.
Di seguito si riportano i servizi offerti da BM IDRODATA nel settore acquedottistico ed una breve descrizione di come essi vengono svolti.
L'attività di ottimizzazione delle reti idriche e di gestione e ricerca delle perdite realizzata da BM IDRODATA è strutturata nell’esecuzione delle seguenti fasi:
[2]
1.
RILIEVO RETI ED IMPLEMENTAZIONE SISTEMI GIS;
2.
CENSIMENTO UTENZE;
3.
MODELLAZIONE NUMERICA;
4.
PROGETTO DISTRETTUALIZZAZIONE IDRICA VIRTUALE E/O FISICA;
5.
CREAZIONE E GESTIONE DISTRETTUALIZZAZIONI IDRICHE PERMANENTI E TEMPORANEE;
6.
MODELLAZIONE NUMERICA AVANZATA PER LA DEFINIZIONE DEGLI INTERVENTI STRUTTURALI OTTIMALI;
7.
RICERCA PERDITE PUNTUALI.
Le Reti Idriche
Metodologia per ottimizzare l’attività di ricerca e gestione delle perdite nelle reti acquedottistiche
↘ A TTIVITÀ
1.
SVILUPPATE DA
BMIDRODATA
PER LE RETI ACQUEDOTTISTICHE :
RILIEVO RETI ED IMPLEMENTAZIONESISTEMI GIS
Recupero ed organizzazione materiale cartaceo e/o digitale;
Pianificazione attività di rilievo e condivisione dell’attività con i tecnici degli Enti Gestori;
Esecuzione rilievi e catalogazione informazioni su data base dedicati;
Verifica della congruità delle informazioni raccolte;
Implementazione di sistemi GIS per la gestione georiferita delle informazioni raccolte.
L’attività di campo è svolta da proprio personale dotato di mezzi dedicati e
di strumentazione all’avanguardia vedi anche la disponibilità di sistemi Georadar.
Tutte le attività di campo sono svolte nel rispetto delle procedure di sicurezza sviluppate secondo D.Lgs 81/2008 e succ. mod.
2.
CENSIMENTO UTENZE INDUSTRIALI ED ASSIMILATE
Reperimento dei dati delle utenze presso: Ente Gestore, Camere di
Commercio, Anagrafe Tributaria, Sportello Unico d’Impresa e Province;
Verifica incrociata dei data base;
Esecuzione sopralluoghi mirati alla definizione delle utenze industriali;
Determinazione dei punti di scarico e delle quantità sversate;
Sviluppo di data base dedicati alla gestione delle utenze;
Integrazione dei dati raccolti nei sistemi GIS aziendali.
[3]
Metodologia per ottimizzare l’attività di ricerca e gestione delle perdite nelle reti acquedottistiche
3.
MODELLAZIONE NUMERICA
Partendo dai dati del rilievo e dei consumi medi annui delle utenze, si procede alla realizzazione di una modellazione numerica della rete
che sarà calibrata sulla base delle misure di
campo di portata e di pressione sempre realizzate da BM IDRODATA.
Il modello numerico può essere sviluppato sia
su piattaforma EPANET (software free della US
EPA) che su INFOWORKS (software prodotto e
distribuito da Innovyze).
La modellazione numerica permette di progettare la distrettualizzazione idrica virtuale e/o
fisica individuando di fatto gli interventi strutturali necessari e le manovre da compiersi in
rete.
4.
PROGETTO DISTRTTUALIZZAZIONE IDRICA VIRTUALE E/O FISICA
La progettazione della distrettualizzazione idrica consente di
individuare i punti più opportuni ove posizionare i misuratori
di portata e di pressione necessari al fine di monitorare nel
tempo
il
sistema
esaminato.
Inoltre
tramite
l’implementazione del modello numerico è possibile definire
gli interventi strutturali necessari ad individuare, i tratti di rete
che si possono sezionare fisicamente, ad esempio tramite la
chiusura di saracinesche, senza provocare scompensi e disservizi alle utenze.
La progettazione
della distrettualizzazione
idrica prevede
la definizione
sia di macro distretti, caratterizzati da stazioni di misura permanenti, che di sub distretti da realizzarsi tramite campagne
di misura mirate.
La suddivisione tra macro distretti e sub distretti consente di ottimizzare i costi di realizzazione e di gestione del
sistema di monitoraggio.
[4]
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Metodologia per ottimizzare l’attività di ricerca e gestione delle perdite nelle reti acquedottistiche
5.
CREAZIONE E GESTIONE DISTRETTUALIZZAZIONI IDRICHE PERMANENTI
BM IDRODATA negli anni ha sviluppato un proprio sistema per la
realizzazione e la gestione delle
distrettualizzazione idriche. Il sistema prevede la fornitura e
l’installazione di strumentazione
per la misura della portata e della
pressione e l’invio dei dati registrati ad un server il quale a sua
volta rende disponibili i dati tramite il software proprietario WATER GUARD ©.
La strumentazione impiegata per la
distrettualizzazione idrica è, per la
misura della portata, ad ultrasuoni
a tempo di transito. Si è scelto di
operare con tali sistemi in quanto
hanno costi di fornitura ed installazione contenuti e consentono di
misurare velocità molto basse
(dell’ordine di 2-3 cm/s) e quindi
di definire in modo corretto le
portate anche in orario notturno,
periodo di minimo consumo preso come finestra temporale per
quantificare i valori di perdita dei
distretti. I misuratori di portata
usati consentono l’installazione,
nella maggior parte dei casi, senza dover intervenire sulle tubazioni in
quanto i sensori clamp-on vengono posizionati esternamente alle tubazioni. Con riferimento alla pressione, le misure vengono eseguite con sensori
piezoresistivi stagni di campo scala adeguato. La strumentazione utilizzata
è progettata e prodotta direttamente da BM IDRODATA.
[5]
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I dati registrati ed inviati dalla strumentazione al server sono gestiti dal software WATER GUARD sviluppato
sempre da BM IDRODATA.
WATER GUARD è un software di tipo server/client, ovvero, il software principale risiede su un server al quale
si può accedere, per la visualizzazione e l’analisi dei dati, tramite client eseguiti da un qualsiasi computer collegato alla rete internet. Il software estremamente user frendly è stato strutturato in finestre in modo da rendere immediato il suo utilizzo. Al fine di rendere più agevole l’uso di WATER GUARD è presente un sistema SIT
(Sistema Informativo Territoriale) nel quale è possibile caricare in modo georferenziato tutte le informazioni
inerenti sia le caratteristiche della rete sia della strumentazione installata. Con riferimento ai dati geometrici
rappresentabili, questi possono essere importati nei formati più diversi quali (*.shp, *.dxf, *.dwg, *.inp ecc..).
Anche i dati relativi la strumentazione installata (caratteristiche strumento, data di posa, data controlli, dati
settaggio numero telefonico associato ecc…) possono essere inseriti in modo georeferito, analogamente anche la documentazione fotografica e i report relativi all’installazioni e agli interventi di manutenzione ordinaria e straordinaria eseguiti nel tempo.
I dati inviati al server e gestiti tramite WATER GUARD, sono rappresentati sia in forma grafica sia tabellare e
rendendo immediata la comprensione del comportamento della rete sia in termini di pressioni e di portata
sia di consumo. La variazione dei comportamenti delle misure di pressione e di portata permette di evidenziare velocemente eventuali anomalie.
Nel software WATER GUARD è inoltre integrato il codice di calcolo per la risoluzione delle reti idrauliche EPANET sviluppato dall’Agenzia per l’Ambiente Americana ed ad oggi il software freeware per reti idriche più diffuso e testato al modo. L’accoppiamento tra WATER GUARD ed EPANET, consente di modellare le reti numeriche partendo dalle misure di campo una volta che sia stata creata a parte la geometria della stessa e sia stata opportunamente calibrata.
Di seguito si riporta una breve descrizione delle principali finestre presenti all’interno del sistema.
Anagrafiche:
Nella sezione Anagrafiche vi è la
possibilità di inserire tutte le informazioni relative il punto di
misura tipo:
•
ta;
la strumentazione installa-
•
la quota sul medio mare
delle condotte al fine di definire il
valore della pressione assoluta;
•
le caratteristiche delle
condotte su cui viene eseguita
l’installazione (materiale, diametro, spessore, rivestimento ecc…);
[6]
Le Reti Idriche
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•
le coordinate geografiche del
punto di misura dedotte anche grazie all’uso del sistema GIS integrato
ecc… Vi è inoltre la possibilità di registrare tutti gli interventi ordinari e
straordinari di manutenzione realizzati nel tempo specificando la data,
l’o perato re
ed
il
repo rt
dell’intervento.
Misure sensori
Nella sezione Misure sensori, vi è la
possibilità di visualizzare in forma,
sia grafica sia tabellare, i dati validati
e provenienti dai diversi punti di misura. I dati possono essere visualizzati come dati storici (ottenuti come
dati medi nell’ora di osservazione)
oppure come dati on-line, ovvero la
visualizzazione di tutti i dati registrati e validati ( il passo di campionamento può essere scelto in qualsiasi
momento dall’operatore). I dati visualizzati possono essere esportati
in formato *.csv per successive analisi tramite software tipo Office
Excel. Con riferimento alle portate,
la visualizzazione dei dati può essere
fatta anche in termini volumetrici
per il periodo interessato vedi ade
esempio i metri cubi giornalieri, settimanali, mensili, stagionali o per il
periodo prescelto.
[7]
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Stazione di misura
All’interno del menù Stazione di misura vi è la possibilità di visualizzare,
con le stesse modalità del menù Misure Sensori, più segnali di diversa
natura nello stesso grafico. Questa
funzione è particolarmente utile per
la visualizzazione contemporanea
delle misure di portata e pressione
di una stazione in modo da valutare
nel tempo la coerenza tra i due segnali ed eventualmente evidenziare
eventuali anomalie.
Bilancio di distretto
Definiti in anagrafica i punti di misura che costituiscono un distretto idrico, WATER GUARD esegue il bilancio idrico
fornendo i consumi del distretto analizzato ed evidenziando i valori di media,
massimo e minimo al fine di valutare al
meglio quelle che possono essere le perdite del distretto. Se all’interno del distretto vi è la presenza di consumi idrici
industriali continui questi possono essere
quantificati e sottratti in automatico, dal
software, dall’analisi dei consumi. I dati,
come per i singoli punti di misura, possono essere visualizzati sia come storici
(mediati nell’ora) sia in forma completa.
Vi è inoltre la possibilità di visualizzare il
bilancio idrico non solo in termini di portata ma anche in termini volumetrici impostando il periodo desiderato (ora, giorno, settimana, mese, anno oppure fissando a proprio piacimento l’intervallo temporale).
La quantificazione delle perdita del distretto, usualmente definita come il valore minimo notturno eventualmente decurtato dai consumi continui presenti, viene anche visualizzata nel SIT; in questo caso l’area che delimita il distretto
assume un colore in funzione dell’entità della perdita ed il valore di perdita viene presentato nel centro del perimetro del distretto.
[8]
Le Reti Idriche
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Modellazione numerica
Nel software WATERGUARD, come
precedentemente riportato, è implementato il codice di calcolo EPANET sviluppato dall’ Agenzia per la
Protezione dell’Ambiente americana
US EPA. Mediante l’uso del modello
numerico è possibile conoscere nel
dettaglio il comportamento della
rete soggetta a determinate condizioni al contorno. Il risultato del modello numerico è infatti quello di
fornire l’andamento delle portate e
delle pressioni lungo tutti i tronchi
ed i nodi utilizzati per discretizzare il
sistema acquedottistico esaminato. Il vantaggio di aver integrato EPANET in WATERGUARD è di poter avere una
modellazione della rete in quasi real-time, infatti, ogni volta che il sistema riceve i dati dalle strumentazioni dislocate nel territorio, questi sono utilizzati come dati
di input per il modello e di conseguenza si ha una
visione completa e dettagliata di come la rete si
stia comportando in ogni suo punto. Altro vantaggio, di non minor conto, è la possibilità di eseguire simulazioni numeriche off-line ovvero utilizzando dati storici immagazzinati all’interno del
database. In questo modo, anche a distanza di
mesi o anni, è possibile ricostruire il comportamento della rete in concomitanza di un particolare evento o periodo. In questo caso l’impresa offre il modulo del codice dedicato al calcolo ma
non l’implementazione e la taratura del modello numerico della rete che potrà comunque essere sviluppata da
qualsiasi tecnico capace nell’utilizzo del codice EPANET.
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Metodologia per ottimizzare l’attività di ricerca e gestione delle perdite nelle reti acquedottistiche
6.
MODELLAZIONE NUMERICA AVANZATA PER LA DEFINIZIONE DEGLI INTEVENTI STRUTTURALI OTTI-
MALI
A seguito dell’esecuzione di tutte le attività precedentemente elencate, sarà possibile utilizzare i modelli numerici implementati accoppiati ad algoritmi di ottimizzazione al fine di determinare le attività e gli interventi
necessari per ottimizzare la gestione del sistema idrico.
Ad esempio si potranno stabilire:
7.
1.
gli interventi strutturali inerenti la posa o il
potenziamento di nuove adduttrici;
2.
nuovi schemi di funzionamento delle stazioni di pompaggio o dei volumi di accumulo;
3.
Posizionamento e settaggio di sistemi dedicati alla riduzione della pressione in rete,
ecc;
4.
Pratiche per il contenimento energetico
ecc...
RICERCA PERDITE
La ricerca perdite puntuale è un’attività che va a completare la metodologia messa a punto da BM IDRODATA
per la gestione ottimale delle reti idriche finalizzata al contenimento delle perdite. L’attività, guidata dai risultati della distrettualizzazione idrica, sarà di fatto condotta non in modo sistematico ma mirato ai macro distretti o sub distretti maggiormente soggetti a perdite idriche.
BM IDRODATA coordina e svolge, in proprio o tramite ditte partner, attività finalizzate alla ricerca perdite
puntuale che prevedono l’adozione e l’impiego delle tecniche e della strumentazione più evolute e presenti
sul mercato quali ad esempio:
[ 10 ]
1.
realizzazione STEP TEST in orario notturno tramite il sezionamento fisico del distretto (chiusura saracinesche) e la
misura delle portate consumate tramite impiego di propria
strumentazione installata sulle condotte lasciate ad approvvigionare il distretto;
2.
prelocalizzazione con impiego di registratori di
rumore (noise logger);
3.
attività di ricerca puntuale con correlatori e geofoni.
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↘ R ISULTATI
ATTESI
L’implementazione del sistema di gestione delle reti di acquedotto messo a puno da BM IDODATA ha consentito di ottenere ottimi risultati, in tempi brevi, con riferimento a:
1.
Riduzione delle perdite;
2.
Contenimento costi energetici;
3.
Riduzione degli interventi finalizzati alla riparazione delle perdite;
4.
Pianificazione ottimale degli interventi strutturali.
A titolo informativo si riportano i risultati ottenuti, nei primi sei mesi di attivazione del
sistema proposto, su una rete idrica caratterizzata dai dati riportati a lato:
- 70 000 abitanti circa;
- 22 000 connessioni
- 820 km di condotte;
- 14 macro distretti;
- 38 stazioni di misura fisse;
- 325 l/s portata totale media.
- Risparmio idrico: quasi 60 l/s, cioè il 18% del volume totale immesso nel sistema.
- Risparmio energetico: 930 MWh, cioè il 21% (circa 110 000 € tradotti in termini energetici).
Consumo medio giornaliero (kWh) negli anni 2009 e 2010 per i due principali impianti di sollevamento
[ 11 ]

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