LA RETE DI DISTRIBUZIONE CHE SI POTRÀ’ OTTENERE DA UNA SOSTITUZIONE INTELLIGENTE DEI CONTATORI D’UTENZA DEGLI ACQUEDOTTI

L’autore di questa nota ha più e più volte fatto presente la necessità di provvedere alla sostituzione dei contatori d’utenza degli utenti d’acquedotto raccomandando di installare in loro vece apparecchi multifunzione in maniera analoga a quanto hanno fatto da anni i responsabili di servizi pubblici analoghi a quello in oggetto e come gas,energia elettrica ecc.

Cella contatori d’utenza di tipo sorpassato

In questa sede vorrei descrivere, sia pur con la modestia delle mie scarse conoscenze della avanzata teoria di calcolo degli acquedotti, alcuni dei vantaggi notevolissimi che potrebbero senza dubbio derivare da tale provvedimento.

Immagino ora che in un servizio idropotabile di una città di media importanza si sia già provveduto alla sostituzione e quindi che tutti gli utenti siano dotati di contatori che non svolgono soltanto la funzione di rilevare e trasmettere automaticamente i consumi del periodo di fatturazione dell’acqua cioè di un trimestre, di un semestre oppure di altre periodicità ma che invece il sistema di telecontrollo possa ricevere, del tutto automaticamente e dietro semplice specifica richiesta, le portate istantanee e la relativa pressione di consegna dell’acqua relativa al momento x ed in maniera perfettamente contemporanea per ciascuno di essi. Poiché lo scopo da raggiungere è la possibilità di conoscere, tramite modello matematico, il funzionamento effettivo della rete completa delle apparecchiature, serbatoi e quanto altro la componga, sarà necessario elaborare programmi di verifica della rete magliata completamente diversi da quelli già in uso e che, sempre stando alle modeste conoscenze del sottoscritto, dovrebbero basarsi sui concetti appresso indicati.

Esempio di schema idraulico di calcolo di una rete di distribuzione idropotabile bià sottoposta a scheletrizzazione. Sono visibili i prelievi ai nodi mentre non appaiono affatto le condotte secondarie

Il primo dato da definire è la portata che nel tempo x ciascun nodo della rete preleva, prendendo ovviamente come base i consumi istantanei che, come detto, sono già stati ricevuti dal sistema di telecontrollo. Al riguardo e per ottenere una esatta determinazione del valore in gioco, occorrono alcune precisazioni la prima delle quali riguarda le caratteristiche della rete da sottoporre alla verifica. Dovendo basarsi sui consumi reali misurati utente  per utente ed assegnati ai vari nodi, occorre esaminarne bene la situazione reale ed in particolare il fatto che la maggior parte degli utenti sono allacciati alle condotte periferiche delle maglie e cioè a quelle di minor diametro le quali, allo scopo di semplificare tutta la procedura, negli usuali calcoli sono proprio le condotte che sono state eliminate dallo schema idraulico di calcolo, condotte che, nel caso in esame, non debbono invece assolutamente essere escluse per gli inevitabili errori che ne deriverebbero. Di conseguenza non è è possibile adottare la procedura chiamata scheletrizzazione in base alla quale si compilerebbe uno schema idraulico semplificato avente un funzionamento idraulico teoricamente paragonabile a quello completo di tutte le condotte. Nel nostro caso, per attribuire ogni utente al nodo da cui si prevede venga prelevata la sua portata d’acqua, occorre considerare tutte le condotte escludendo dai calcoli soltanto gli allacciamenti privati. Si obbietterà subito che in tal modo si va incontro a procedure complesse cui si contrappone il fatto che al giorno d’oggi i computer sono molto potenti e sono in grado di eseguire con la massima velocità una miriade di operazioni. D’altro canto non si intravede alcuna possibilità di utilizzare le portate misurate ai contatori degli utenti periferici se la condotta cui essi sono di fatto allacciati venisse omessa sic et sempliciter dallo schema di calcolo.

Il metodo con il quale il calcolatore eseguirà in automatico l’assegnazione di ogni consumo privato al nodo di appartenenza, si basa sull’ubicazione planimetrica dell’allacciamento nei riguardi di quella del nodo adottando la regola di assegnare al nodo stesso tutti gli utenti ubicati nella metà della condotta che termina o inizia da esso. Al nodo posto all’altra estremità della stessa condotta, saranno assegnati gli utenti allacciati alla restante metà di condotta. In conclusione la portata totale prelevata da ogni nodo nell’istante x comprenderà tutti gli utenti allacciati alla prima metà delle condotte che fisicamente confluiscono nel nodo stesso. A questo punto è definita la serie di dati molto importanti come sono le portate ai nodi da inserire nei calcoli e che riguardano il solo consumo dell’utenza; restano però da determinare due elementi altrettanto importanti per la esecuzione dei calcoli di verifica e che sono i coefficienti di scabrezza delle condotte e  le perdite di rete. Questo doppio problema dovrebbe essere risolto da un software di calibrazione sui generis il quale, tramite opportuni algoritmi ed iterazioni, iniziata la serie di calcoli adottando rispettivamente dei coefficienti teorici di scabrezza e dei valori provvisori delle perdite, riesca tramite intere serie di iterazioni, via via a migliorare l’approssimazione  dei dati fino ad ottenere la coincidenza dei risultati del calcolo con quelli noti che nel nostro caso sono molto numerosi. Essi comprendono :

– la portata totale immessa in rete

– le portate dei punti notevoli delle condotte principali di rete nelle quali si erano inseriti misuratori di portata e pressione

– la pressione dei punti notevoli appena citati

– la pressione di tutti i nodi

– le quote di invaso di eventuali serbatoi inseriti in rete

– le portate entranti ed uscenti dai serbatoi

– dati di funzionamento di eventuali impianti di risollevamento. valvole di riduzione oppure altre apparecchiature idrauliche inserite in rete

– eventuali valvole di ritegno inserite in rete.

Esempio di elenco dei coefficienti teorici di scabrezza delle tubazioni da introdurre a inizio calcolo

Come dati iniziali si possono assumere, per la scabrezza delle tubazioni, gli usuali coefficienti teoricamente attribuiti ai vari materiali componenti le condotte come ad esempio materiale plastico, acciaio, ghisa con giunti piombo o di altro tipo ecc. ecc, Per quanto riguarda il valore delle perdite occulte si partirà dalla perdita totale che l’intera la rete accusa al tempo x e che corrisponde esattamente alla differenza tra i due valori noti di portata istantanea totale immessa in rete dalle centrali e la portata totale consumata dagli utenti. In prima approssimazione  detto totale di perdite sarà suddiviso tra tutti i nodi in proporzione della sommatoria delle superfici interne delle condotte afferenti ciascun nodo secondo le regole già spiegate.

Effettuata la trascrizione di tutti gli elementi analitici che definiscono la costituzione della rete completa di tutte le apparecchiature  e strutture ivi presenti, trascrizione da farsi con le modalità ben note,  il modello matematico potrà iniziare le sue iterazioni sulla base dei due citati dati indicativi procedendo per approssimazione successive ad affinare alternativamente sia i coefficienti di scabrezza e sia le portate di perdita assegnate a ciascun nodo e ciò avrà luogo in funzione delle differenze tra pressioni al nodo misurate dai contatori e quelle corrispondenti risultanti dal calcolo. Le iterazioni avranno termine quando le differenze saranno inferiori alle tolleranze di pressione ammessa. Ovviamente il programma di calcole delle reti  da utilizzare comprenderà tutti gli algoritmi e le procedure di calcolo adatti alle reti magliate  molto complesse tenendo conto, tra l’altro, dell’influenza che la variazione di pressione esercita sia sulla portata prelevata ai nodi e sia sull’ammontare delle perdite.

Il vantaggio di poter utilizzare una valida  procedura di calcolo come quella descritta è dovuta esclusivamente alla presenza  dei contatori multifunzione il chè costituisce una prova della necessità di procedere quanto prima alla sostituzione contatori di cui si tratta in questo articolo.

Una volta eseguita la prima calibrazione può aver luogo la verifica del modello matematico tramite il calcolo di altre condizioni di esercizio visto e considerato che il sistema proposto è in grado di ottenere in automatico le portate e pressioni necessarie per tali nuovi calcoli.

Arrivati alla definizione di un modello matematico della rete così collaudato e quindi atto a fornire una rappresentazione molto precisa del funzionamento effettivo della rete in tutte le condizioni più svariate, si potrà affermare di essere in possesso veramente di uno strumento atto a consentire tutte le elaborazioni necessarie per un esercizio ottimale della rete potendo scartare dannose pratiche come ad esempio la distrettualizzazione che è da considerarsi nè più nè meno che un compromesso cui si deve attualmente ricorrere proprio per mancanza di altri mezzi di conoscenza del funzionamento degli acquedotti. Quello che si potrà evitare è, prioritariamente, la mutilazione, provocata dalla distrettualizzazione, mutilazione di quella che rappresenta la migliore caratteristica delle  arrivare alla caratteristica saliente di essere in grado di trasportare grandi portate d’acqua con basse perdite di carico, alla uniformità di pressione, alla possibilità di mettere fuori servizio per necessità di manutenzione, una qualsiasi condotta di rete senza creare alcun disturbo al resto di tutto l’acquedotto. Ebbene la distrettualizzazione con la sua chiusura di importanti condotte, resa obbligatoria per la costituzione dei distretti, distrugge una gran parte di questi benefici il che fornisce una prova inconfutabile della necessità di di effettuare una vera rivoluzione delle modalità di esercizio ed anche nella costituzione di base degli acquedotti.

Le indicazioni fornite nella presente nota costituiscono solo uno spunto iniziale di ciò che può diventare in un futuro molto prossimo il telecontrollo degli acquedotti spettando agli studiosi che in questi ultimi anni hanno trovato soluzioni matematiche di eccezionale validità per riuscire a vincere, purtroppo con una inevitabile approssimazione, le gravi mancanze di dati di ci si poteva e si può tutt’ora disporre, dicevo che spetta a detti studiosi il compito di elaborare nuove procedure di calcolo e di ideazione di rivoluzionari e razionali sistemi acquedottistici fornendo un grande contribuito alla risoluzione della grande battaglia dell’acqua potabile che rappresenta un vero pericolo che sta avvicinandosi a grandi passi.

 

 

 

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