SICCITA’ IN ARRIVO – IN BREVE LA STORIA ED I RIMEDI

La carenza d’acqua, che già si preannuncia in Veneto per l’imminente estate, colpirà gravemente molti settori del vivere civile, agricolo ed industriale. Sarà soprattutto l’agricoltura a risentirne per le imponenti portate idriche da essa richieste per l’irrigazione che ne costituisce l’elemento fondamentale, ma anche gli acquedotti saranno sottoposti ad una dura prova. Pur godendo il Veneto di una situazione favorevolissima, risentiranno senza dubbio di un rilevante calo delle fonti.

Dò seguito ad una veloce scorsa dei provvedimenti ampiamente descritti nel mio sito ed atti ad alleviare e col passare del tempo, risolvere i problemi,. Di ogni argomento si potranno leggere interessanti particolari evidenziandoli nell’apposita casella bianca presente in alto a sinistra sotto la dicitura “cerca nel blog” mentre in questa sede non se ne riportano affatto i link.

Contatori d’utenza in via di eliminazione ; saranno sostituiti da apparecchi multifunzione?

Inizio dal punto terminale del processo di alimentazione idropotabile d’acquedotto e cioè dai contatori d’utenza i quali appaiono privi di interesse alcuno nei riguardi del problema. A mio avviso  invece, proprio per la loro velata disponibilità a svolgere un ruolo determinante, essi meritano il posto di prima fila di una lunga trafila.

Se, nell’operazione in corso per la sostituzione di tutto il parco contatori con installazione di nuove apparecchiature il cui unico scopo è quello di automatizzare la determinazione e la contabilizzazione dei volumi dì acqua consumata utente per utente, ci si fosse invece preoccupati di dar ad ognuno di essi la veste di vera sentinella posta all’ingresso di ogni consumatore dotandoli delle armi allo scopo necessarie, si sarebbe risolto in breve tempo uno dei problemi dei moderni acquedotti consistente nella mancata conoscenza del loro funzionamento effettivo dando modo adottare per tempo alcuni necessari provvedimenti . Nella realtà degli acquedotti italiani sono noti soltanto alcuni dati di funzionamento sommario, prova ne sia che per colmare questa grave lacuna si è fatto ricorso all’intervento, ormai diffusissimo ed enfatizzato in tutti i modi, di distrettualizzazione delle reti di distribuzione che altro non è se non lo spezzettamento delle reti in tante piccole parti chiamante appunto distretti ognuno dei quali consente, a prezzo di gravi menomazioni della rete stessa, di conoscere finalmente le portate e pressioni effettive che lo caratterizzano e permettendo di rimediare ai difetti. La distrettualizzazione medesima costituisce anche la prova che le simulazioni al modello matematico forniscono solo risultati sommari ed approssimati e quindi non sufficienti per apportare alla rete le migliorie di cui si parla. Risulta evidente che, qualora lo stesso modello matematico potesse usufruire della serie di dati cui si detto e cioè dei consumi e pressioni istantanee effettive e precise dell’acqua consegnata a ciascun utente e determinata da nuovi contatori multifunzione, il modello matematico potrebbe operare con metodologie ben diverse ottenendo risultati ancora migliori di quelli della distrettualizzazione ma con l’enorme vantaggio di non distruggerne il magliaggio ben interconnesso, evitando di rinunciare a tutti i vantaggi che gli sono propri.

In conclusione uno degli interventi basilari da mettere quanto prima in atto consisterebbe nel dotare la rete di misuratori individuali multifunzione con caratteristiche tutte da definire ma comunque ben diverse da quelli che si stanno mettendo in opera.

Un mirabile esempio di centro di controllo di un importante acquedotto

Il sistema centralizzato che consentirebbe di utilizzare razionalmente i citati dati reali di funzionamento della rete è ovviamente l’impianto di telecontrollo e telecomando dell’acquedotto al cui riguardo sussistono importanti considerazioni. Si deve rilevare come nella stragrande maggioranza degli acquedotti si sia affidato al telecontrollo soltanto la funzione di effettuare automaticamente tutte le operazioni che un tempo venivano svolte dal personale. Al contrario esso è chiamato a rivestire un ruolo complementare importantissimo e molto ampio la cui descrizione richiederebbe qui pagine e pagine scritte . Ci si limita a riassumerle nella seguente frase: far diventare l’acquedotto in tutto e per tutto il figlio del telecontrollo. Detta in poche parole tale figliazione significa ottenere un insieme di apparecchiature e di condotte di rete nessuna delle quali funzioni non tanto sulla base di regole dettate dal caso come si verifica spesso negli attuali acquedotti, per indirizzarle invece e tramite un telecontrollo razionale, verso compiti tecnicamente ed economicamente ben motivati onde ottenere un servizio all’utenza sempre migliore ed una rilevante economia di mezzi e soprattutto dell’acqua da captare.

Per fare alcuni esempi si precisa come il nuovo acquedotto dovrebbe eliminare tutta la miriade di vasche di carico, a suo tempo erroneamente definite in funzione dei soli consumi di punta , per adottare la immissione diretta in rete a pressione variabile automaticamente regolata in funzione dei fabbisogni a partire dal suo punto iniziale per terminare alle estreme propaggini di tubazioni.

Esempio di alimentazione della rete con vasca di carico e serbatoio pensile

Tra gli altri compiti che dovrebbero essere assegnati al telecontrollo riveste una grande importanza la gestione intelligente dei serbatoi. E’ ben noto come una grande economia d’acqua si ottiene mediante l’operazione tecnicamente definita come “compensazione delle portate” e che consiste nell’accumulare l’acqua presente abbondantemente nei periodi piovosi per conservarla a lungo in modo da far fronte ai periodi, come quello che si presenta adesso, di grande siccità. La metodologia atta allo scopo è duplice prevedendo in primo luogo di incrementare notevolmente il numero e la capacità totale di invaso d’acqua potabile a mezzo della costruzione di nuovi grandi serbatoi. Allo scopo le difficoltà di reperimento di ampie aree di terreno adatte alla loro costruzione dovrebbe essere superata utilizzando il sottosuolo dove l’acqua trova il suo ambiente ideale di conservazione ed inoltre utilizzando la foce dei fiumi per costruirvi delle barriere atte non solo a costituire i citati grandi volumi di invaso ma anche ad impedire la risalita dal mare del cuneo salino che rende inutilizzabile l’acqua sia per l’irrigazione che per il servizio potabile. La seconda metodologia riguarda ancora una volta il telecontrollo che deve svolgere una importante azione di regolazione negli invasi/svasi dei volumi accumulati. A tale riguardo occorre tener ben presente che la vera e difficile funzione di un serbatoio non è soltanto quella di starsene ben pieno e pronto ad intervenire nei momenti di punta ma è soprattutto quella di intervenire quotidianamente ad immettere in circolo l’acqua di cui è ricco provvedendo intelligentemente a ripristinare l’invaso in ognuno dei momenti propizi. Una corretta gestione degli invasi prevede che in tutti i periodi, sia in quelli di scarso o di grande consumo e sia in quelli di abbondante o minima produzione delle fonti, siano evitate le produzioni di punta razionalmente sostituite da produzioni costantemente corrispondenti alla portata media del periodo medesimo.

Esempio di “GALLERIA SERBATOIO” per l’Isola d’Elba

La realtà degli acquedotti italiani è completamente diversa in quanto la maggior parte dei serbatoi sono regolati al massimo livello. E’ abitudine consolidata che, non appena si verifichi un abbassamento dell’invaso, venga effettuato un aumento di portata delle fonti per ripristinarlo con la naturale conseguenza di avere molti serbatoi che permangono pieni e quindi inutilizzati per lunghi tempi

La loro buona regolazione, tesa a sfruttarne in toto l’invaso in tutte le giornate sia di piccolo che di grande consumo, ottiene risultati eclatanti in quanto, l’aver standardizzato come detto la produzione, significa in realtà poter disporre di un maggior quantitativo idrico con minore sfruttamento delle fonti grazie, anche in questo caso, al sistema di telecontrollo che riesce utilizzando un nutrito insieme di dati reali e statistici e naturalmente un programma molto efficiente ed adatto specificamente alle caratteristiche locali del territorio e degli impianti.

Anche in questo caso la costituzione degli impianti acquedottistici deve essere adeguata alle grandi possibilità dell’informatica che molto spesso conducono a soluzioni molto diverse rispetto alle soluzioni tradizionali classiche.

L’argomento in cui il telecontrollo regna incontrastato è quello della regolazione della pressione di esercizio delle reti in tutta la estensione della rete stessa in quanto, grazie alla presenza di impianti di sollevamento dotati di pompe a velocità variabile e di valvole di riduzione della pressione diffuse in rete ed asservite al telecontrollo, fornisce l’acqua all’utenza con la pressione sempre ottimale eliminandone gli eccessi che sono una delle cause principali dell’aumento di perdite occulte di cui soffrono pesantemente gli acquedotti italiani.

L’ultimo provvedimento di questo breve elenco ma non certo quello meno importante per il contributo che può dare alla risoluzione delle carenze delle fonti, è senza dubbio la costituzione di reti di interconnessioni tra acquedotti. La sua efficacia è così notevole da immaginare  che in un futuro abbastanza prossimo l’intera nazione possa essere percorsa in lungo ed in largo da una rete primaria che provveda ad una integrazione di approvvigionamento idrico a livello nazionale contribuendo a comporre le notevoli differenziazioni idriche  oggi esistenti tra regione e regione.

Una ipotetica rete di interconnessione tra tutti gli acquedotti della penisola

La presente disamina dei disservizi accusati dagli acquedotti italiani nonché di alcuni rimedi necessari, pur se molto sintetica e senz’altro incompleta, è la dimostrazione della necessità di ovviare alle crisi idriche come quella che si sta prospettando per il Veneto ma che si teme abbia da ripetersi ovunque con un progressivo peggioramento futuro, in un primo tempo con l’ammodernamento rivoluzionario degli impianti senza il quale nemmeno la scoperta delle nuove fonti. che sicuramente la tecnica metterà in luce negli anni a venire, potrà soddisfare le future richieste idropotabili essendo anch’esse in continua evoluzione .

PS:

Avendo letto l’articolo del Corriere in data 25.03.2017 a firma di Agostino Gramigna

PERDITE E SPRECHI D’ACQUA , È P….. LA PEGGIORE” nel quale si segnala che la perdita dell’acquedotto della città è pari al 70% della produzione totale, non riesco a sottacere la mostruosità del fenomeno che rende inutili tutte le innovazioni descritte nel soprastante articolo. Le mie deduzioni portano ad ipotesi gravi. Delle due l’una.

Primo: Se il dato è realistico siamo in presenza di un sistema fallimentare ed intollerabile.

In secondo luogo, non essendo materialmente possibile che un acquedotto possa accusare perdite del genere, arrivo alla ipotesi che il dato pubblicato nel giornale sia totalmente errato e che detta perdita sia tollerata per un motivo ancora più terrificante: non si sa nulla di come funzionino gli impianti, non esistono strumenti di misura e vengono forniti solo dati fasulli. Si tratta di una mancanza che domina nella stragrande maggioranza degli acquedotti. E ciò costituisce l’elemento più grave di tutti gli altri.

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UN SOLO SERBATOIO DI GRANDI DIMENSIONI PUÒ RIMEDIARE ALLA MANCATA COMPENSAZIONE GIORNALIERA DI TUTTA UNA SERIE DI PICCOLI SERBATOI DELLA STESSA RETE ACQUEDOTTISTICA

La funzione che le teorie acquedottistiche classiche assegnano al serbatoio giornaliero degli acquedotti è quella di effettuare la compensazione delle portate durante il ciclo di 24 ore della giornata.

Figura n. 1 .= Grafico delle portate e delle altezze e dei volumi di invaso nel giorno di massimo consumo secondo le teorie classiche

Un esempio chiarificatore può essere quello della figura n. 1. Si suppone una produzione fissa di 100 l/sec rappresentata dalla retta orizzontale color magenta e  che, proprio per la sua costanza di produzione nel tempo, rappresenta la soluzione ideale. , L’andamento giornaliero dei consumi è raffigurato dalla spezzata azzurra e quindi con soli 40 l/sec alla notte, dalle ore 1 alle 5 e di 150 l/sec dalle 8 alle 9. Nelle ore pomeridiane si stabilizza n un consumo di circa 120 l/sec che dura fino alle 20 per poi calare velocemente. Il volume del serbatoio necessario per la compensazione delle portate risulta pari a mc 1240 che si suppongono attuati da un serbatoio alto 5 m e con una superficie di 310 mq. La parte inferiore del serbatoio per un’altezza di un metro si suppone inutilizzata a fini compensativi per costituire invece una riserva di emergenza atta a coprire eventuali necessità idriche eccezionali ed imprevedibili

Dalle regole classiche risulterebbe che una rete di distribuzione munita di un serbatoio del genere sarebbe in grado di immagazzinare durante la notte il citato volume di 1240 mc atto a fronteggiare esattamente le punte di consumo del giorno successivo e quindi garantire il mantenimento di una produzione costante per tutto l’arco della giornata come già indicato. Nella pratica di esercizio ed anche nelle simulazioni effettuate al modello matematico si constatata invece che una sequenza del genere è praticamente impossibile da realizzarsi a causa dei molti fenomeni che caratterizzano il funzionamento idraulico effettivo delle reti ed anche a seguito della composizione dei consumi che nella realtà sono molto variabili nel tempo e nelle svariate aree alimentate dalla rete. A tutto ciò deve aggiungersi che una progettazione delle opere di compensazione come quella in uso che si basa soltanto sulla verifica del giorno di massimo consumo è da considerarsi errata dovendo invece esaminare approfonditamente anche le modificazioni idrauliche che intervengono negli altri giorni di minore richiesta idrica. Nel seguito si cercherà di approfondire le questioni con successive elaborazioni dell’esempio citato.

Nel giorno di massimo consumo di cui alla figura n.1, essendo note sia la portata prodotta durante la giornata e pari a 100 l/sec costanti e sia il consumo variabile di minuto in minuto dell’utenza, si è potuto determinare, con semplici elaborazioni del grafico, la curva dei livelli che deve assumere l’acqua in serbatoio e che è rappresentata dalla spezzata in colore rosso . Ovviamente il serbatoio si vuota durante il periodo diurno, approssimativamente dalle ore 6.30 alle 21, durante il quale la portata prodotta di 100 l/sec non sarebbe in grado di fronteggiare da sola i consumi nel mentre il riempimento del serbatoio medesimo avverrà nelle rimanenti ore della giornata e cioè dalle 21 alle 6.30 del giorno dopo.

Figura n. 2 = Grafico del funzionamento assurdo del giorno di basso consumo e con produzione costante

Esaminiamo ora una giornata di consumi più bassi di quelli descritti e raffigurata nella figura n. 2. Se anche in questo caso la produzione si mantenesse sui 100 l/sec l’intervento del serbatoio si ridurrebbe ad un volume irrisorio di soli 195 mc mentre i grandi quantitativi dell’acqua prodotta durante la notte ed evidenziati nella figura n. 2 con tratteggio,dovrebbero essere sfiorati e quindi persi. Se ne conclude che la produzione, per rimanere costante per tutta la giornata, dovrebbe essere congruamente ridotta fin dalle prime ore del mattino durante le quali si dovrebbe di già impostarla sul valore di quella che sarà la portata media della giornata ancora da venire. Si capisce bene che quella appena descritta è un’ipotesi assolutamente irrealizzabile non esistendo la possibilità di leggere il futuro : si tratta evidentemente di una mera fantasia citata solo per assurdo.

Dalle esperienze dirette di esercizio di serbatoi reali si è però riusciti a determinare una buona modalità di regolazione basata fin dal primo mattino sulla impostazione non già della esatta portata media del giorno in corso, bensì di una portata che non solo vi si avvicina notevolmente ma che presenta anche un ulteriore vantaggio nelle modalità di produzione dell’acqua come verrà spiegato nel seguito.

Appare ovvio che il serbatoio di compenso non debba essere attivo soltanto nelle rare giornate di alti consumi ma che si debba invece sfruttare il suo invaso in tutte le 365 giornate dell’anno tipo obbligandolo ad immettere in rete durante le ore diurne tutto il volume di 1240 mc immagazzinato alla notte , ovviamente ad eccezione di quello di riserva che deve rimanere a disposizione degli eventi eccezionali. La regola da adottare per ottenere questo risultato è molto semplice e consiste nel modificare radicalmente le attuali modalità di regolazione del serbatoio sostituendo quella normalmente in uso e definita “al massimo livello” con quella “a livelli imposti nelle 24 ore”. In pratica si tratta di sostituire ai galleggianti di cui sono dotati la gran parte dei serbatoi allo scopo di chiudere l’immissione a serbatoio pieno, un dispositivo automatico che rilevi in tempo reale il livello dell’acqua in serbatoio e provveda a modificare in tempo reale la portata immessa in modo di far coincidere in continuità l’altezza dell’acqua effettiva con quella preimpostata tramite il grafico giornaliero che, nel caso dell’esempio in corso è sempre quello rappresentato dalla spezzata di colore rosso rimasta invariata nei grafici allegati.

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L’UTILIZZAZIONE DEI CARICHI IDRAULICI RESIDUI NELL’ALIMENTAZIONE DI UNA RETE ACQUEDOTTISTICA TRAMITE ADDUTTRICE PRIMARIA

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Esempio di centrale di risollevamento affiancata da serbatoio di accumulo. Sono visibili a sinistra le quattro pompe a velocità variabile con inverter ed a destra la condotta di immissione in serbatoio regolata da valvola servocomandata

Una situazione che si verifica sovente è la presenza di condotte destinate ad alimentare un vasto territorio cosparso di centri abitati posti a notevole distanza uno dall’altro ed anche dalla centrale di immissione in condotta. Il profilo idraulico della linea piezometrica è caratterizzato da una elevata pressione di pompaggio iniziale necessaria per dare all’insieme un carico idraulico sufficiente al rifornimento dei serbatoi seminterrati dei centri più lontani ove la piezometrica si riduce a zero dovendo con il minimo dispendio energetico adempiere in toto ai compiti che le sono propri. La stessa piezometrica risulta invece atta ad alimentare in diretta e con un pressione esuberante i centri abitati posti in prossimità della centrale ma che man mano che ci si allontana si abbassa sempre di più rendendo necessario il deposito dell’acqua in serbatoi e successivo risollevamento per l’alimentazione delle rete di distribuzione. Sussistono anche delle combinazioni intermedie di centri abitati che risulterebbero correttamente alimentatili in diretta solo saltuariamente e cioè in periodi più o meno lunghi nei quali l’adduzione conserva comunque una pressione abbastanza elevata. E’ da rilevare l’aleatorietà di un rifornimento di questo tipo  ed al tempo stesso l’opportunità di usufruire con continuità di tutta la pressione di fornitura onde limitare al massimo il dispendio energetico che si verifica tutte le volte che deve entrare in servizio il risollevamento per ripristinare la corretta consegnava dell’acqua all’utenza..

Sono poi da rilevare due aspetti del problema. Da un lato la consegna diretta in rete dell’acqua da parte della sola adduttrice esterna sarebbe caratterizzata dalle sue rilevanti perdite di carico che possono provocare delle crisi improvvise della rete di distribuzione senza dubbio di poca durata complessiva ma che comunque presentano un disservizio grave. Dall’altro lato una alimentazione come questa è soggetta a forti escursioni di portata istantanea con probabili disservizi. Una delle modalità per rimediare all’inconveniente si baserebbe sulla disconnessione totale tra rete di distribuzione locale e rete generale di adduzione attuata mediante l’inserimento di un serbatoio di compensazione giornaliera con annesso impianto di sollevamento che apporterebbe all’Ente fornitore il vantaggio di un prelievo con portata corrispondente al consumo medio giornaliera evitando quello di punta. Una soluzione del genere contrasta nettamente con quanto sostenuto nelle righe precedenti in quanto comporterebbe una forte dissipazione energetica in corrispondenza del serbatoio il quale, funzionando a pelo libero, comporta la perdita di tutto il carico idraulico residuo. Si tratta quindi di una soluzione da scartare prioritariamente. Quella diametralmente opposta a consiste nell’inserire nella condotta di derivazione dall’adduttrice principale un sistema di risollevamento che aspirando direttamente dalla adduttrice stessa garantirebbe verso la rete di distribuzione locale la necessaria maggiore pressione di esercizio. Ad avviso di chi scrive, anche questa soluzione, pur essendo vantaggiosa per le sue limitate spese di costruzione, è anch’essa da scartare per preferire l’inserimento di un serbatoio di accumulo a terra atto a dare al servizio la dovuta sicurezza e che, come già detto, consente di prelevare dall’adduttrice principale una portata che si avvicina a quella media giornaliera.  Risulta anche possibile evitare la disconnessione idraulica totale tra rete di distribuzione e condotte di adduzione onde poter continuare a usufruire di tutta la pressione presente nel punto di consegna.

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Schema idraulico delle opere di integrazione

La soluzione che viene quì proposta, è sinteticamente rappresentata dallo schema allegato. Occorre precisare come nella stragrande maggioranza degli acquedotti sia invalsa l’abitudine di adottare una cura particolare nella regolazione della pressione di esercizio della rete di distribuzione, essendo ufficialmente dimostrato essere questa la regola essenziale per diminuire le perdite occulte di rete che rappresentano un altro grande male degli acquedotti. L’indicazione delle pressioni da mantenere nelle 24 ore della giornata tipo nei punti di consegna dell’acqua all’utenza è tracciata nel grafico giornaliero della figura allegata dal quale risulta una pressione più elevata nelle ore nelle quali statisticamente si verificano le maggiori richieste mentre in quelle di consumo minimo ed in particolare notturne, la pressione ha una valore molto basso ma sufficiente per vincere le minori perdite di carico e soddisfare, con una modesta spesa di sollevamento, le poche utenze che prelevano di notte.

In dettaglio per il funzionamento della rete proposta, reso totalmente automatico da una comune scheda elettronica, può essere descritto brevemente come segue:

Oltre ai normali misuratori di portata (N. 1 e 9) un grande ruolo è svolto dal manometro n. 2 in quanto se la pressione è sufficiente per gli scopi indicati impone la chiusura delle valvole 3 e 8, l’esclusione del surpressore e quindi la rete è totalmente alimentata dalla pressione dell’adduzione-.

Si distinguono diverse fasi.

Fase notturna. La valvola n. 5 regola la pressione ora per ora un conformità con le indicazioni del grafico delle pressioni imposte mentre la valvola n. 3 si apre soltanto per il riempimento del serbatoio ma anche il grado di apertura è regolato in modo che la pressione di alimentazione della rete corrisponda, come detto , a quella del grafico. La portata prelevata sarà inoltre sottoposta alla condizione limite di non deprimere eccessivamente la pressione dell’adduttrice. Quando il serbatoio è pieno la valvola n, 3 si chiude ed serbatoio resta pieno in attesa di intervenire per coprire le punte di consumo.

Al mattino la valvola di regolazione n. 5 si apre sempre di più in modo da dare in rete portate sempre adeguate all’aumento della richiesta essendo regolata in funzione del grafico delle pressioni.

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E’POSSIBILE PREVENIRE I DANNI PROVOCATI DALLE ROTTURE DELLE CONDOTTE D’ACQUEDOTTO?

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Il disastro provocato a Firenze dalla rottura di una tubazione principale dell’acquedotto cittadino

Hanno fatto molto scalpore i danni ed il pericolo corso dalla città di Firenze il giorno 25.05.2016 per la rottura di una tubazione dell’acquedotto nel Lungarno. Non si è accertato se il cedimento iniziale del terreno sia da attribuirsi a cause estranee all’acquedotto ma in ogni caso si può affermare che la fuoriuscita dell’acqua potabile ha effettivamente aggravato la situazione trovando una valida conferma la notevole pericolosità delle rotture delle condotte principali e la necessità di ricorrere a tutte le risorse che riescano a prevenire o ad attenuare o a i danni.

Allo scopo viene citato l’articolo di questo sito “Una metodologia pratica di controllo in tempo reale del funzionamento delle reti acquedottistiche” nel quale viene spiegato come la presenza di numerosi manometri di lettura e trasmissione diffusi nella rete di distribuzione dell’acquedotto sia in grado di definire la presenza e l’ubicazione di rotture di tubazioni importanti e, tramite programma specifico inserito nell’impianto di telecontrollo e telecomando, si possano tracciare sullo schermo anche  le zone che rappresentano in modo molto semplice le fasce di pressione sul suolo del territorio servito. In caso di rottura di una tubazione importante, il programma segnala chiaramente l’ubicazione della perdita definita dalle curve di ugual pressione rispetto al suolo, curve che, in occasione della perdita, assumono la forma di un cono di depressione il cui vertice indica il punto di rottura come è visibile figura allegata.

Da quanto descritto si può arguire come la moderna tecnica possa dare un contributo ancora maggiore raggiungendo l’ambito traguardo di prevenire o comunque attenuare i danni da rottura condotte. Allo scopo il programma di definizione delle pressioni con le modalità in dettaglio spiegate nel citato articolo “ Una metodologia pratica di controllo in tempo reale del funzionamento delle reti acquedottistiche”  dovrà essere integrato da algoritmi atti a definire quando si è formato un cono di depressione della superficie piezometrica ed in tal caso intervenire con un allarme di presenza del guasto accompagnato da una minor pressione di immissione in rete atta a diminuire quella della zona dove si è avuto il guasto. L’avvio della procedura “guasto in rete” può venir segnalata al computer da elementi analitici e grafici come ad esempio dalla interpretazione automatica della forma a giri concentrici delle curve di ugual pressione sul suolo ed inoltre dalla notevole pendenza della piezometrica lungo la superficie del cono di depressione che si è formato in corrispondenza del guasto.

Rete con segnalazione di un guasto
Esempio di segnalazione schematica sullo schermo del computer centrale di un guasto nelle condotte di rete

 

Si ha ragione di concludere che la segnalazione del primo formarsi di una perdita seguita, quando persiste la perdita e quindi l’anomalia riscontata nella superficie piezometrica di rete, dall’emissione di allarme, e soprattutto da immediato calo della pressione di pompaggio in rete possano dare un contributo notevole nell’evitare molti dei danni alle cose ed alle persone presenti nelle zone adiacenti al guasto sotterraneo delle condotte principiali della rete acquedottistica. Si consiglia pertanto alle aziende di gestione di importanti acquedotti di prendere in esame la proposta qui formulata e di sperimentarne  l’efficacia-

ACQUEDOTTI – LA POMPA A VELOCITA’ VARIABILE REVERSIBILE ( PAT = PUMP AS TURBINE )

Pompa centrifuga verticale
Esempio di piccola pompa centrifuga compatta

Nel presente sito figurano molti articoli che elogiano a gran voce le pompe centrifughe a velocità variabile mettendo in risalto la funzione svolta con risultati così buoni da pronosticare che tra gli artefici principali della vera rivoluzione che dovrà interessare gli acquedotti figurerà senz’altro anche la suddetta pompa a velocità variabile.

La straordinaria macchina è di per sé reversibile in quanto oltre all’uso normale del gruppo motore/pompa utilizzato per il sollevamento dell’acqua, possiede anche quello alternativo di fungere da gruppo turbina/alternatore il quale, quando lo  si fa percorrere da acqua in pressione, fa ruotare le pale con produzione di energia elettrica tramite il motore diventato alternatore. In tal caso viene messa in luce una nuova importante possibilità del suo impiego negli acquedotti che consiste nel montare la pompa in senso contrario a quello normale e cioè collegando la tubazione di arrivo dell’acqua in pressione al raccordo di normale mandata della pompa mentre il collegamento elettrico con la rete Enel serve non a prelevare dall’Enel la corrente ma invece a scaricarvi quella prodotta. Sono da rilevare alcune particolarità.

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Schema di regolazione con condotta by-pass e valvola di regolazione a fuso

La prima riguarda la necessità di alimentare la pompa/turbina con acqua che possieda caratteristiche di portata e pressione congruenti con quelle proprie della macchina. Ad esempio se la pompa è stata costruita per sollevare 100 l/sec d’acqua ad un’altezza di 100 m, io devo immettere esattamente tale portata con una pressione di 10 bar. Poiché la cosa presenta delle difficoltà pratiche, si potrà ovviare affiancando al gruppo turbina/alternatore una condotta by pass con inserita una valvola a fuso di regolazione che consenta di modulare il funzionamento secondo queste basi. Ovviamente ciò avrà luogo dissipando parte del carico idraulico fino a ricondurre pressione e portata entro i giusti limiti.

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Schema della regolazione della velocità di rotazione della pompa/turbina tramite inverter

La seconda particolarità riguarda invece la velocità di rotazione del gruppo il quale, essendo la pompa/alternatore collegata direttamente con la linea Enel, sarà indotta a girare a giri fissi definiti dalla frequenza della corrente Enel. A questo punto entra in gioco anche l’inverter il quale, come nel caso delle pompe di sollevamento, viene inserito tra motore e linea Enel ed è in grado di svolgere l’azione determinante di modificare secondo bisogno la frequenza della corrente elettrica e quindi diventa un importante organo di regolazione della velocità di rotazione  del gruppo potendo effettuare la sua modulazione in continuo con sfruttamento di tutto il carico idrico disponibile in funzione di quello residuo di valle turbina senza che abbia luogo quella dissipazione energetica prima indicata e dovuta all’altro sistema di regolazione basato sulla  valvola di regolazione del by pass. In realtà questa valvola dovrà restare sempre chiusa ma pronta ad aprirsi in caso di fuori servizio del gruppo turbina/alternatore per ripristinare il moto dell’acqua grazie alla condotta by-pass oppure per correzioni di emergenza della pressione.

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Grafico giornaliero del funzionamento di rete acquedottistica priva di regolazione diffusa. Si noti l’aumento notturno di pressione e di perdita occulta cui bisogna ovviare con la regolazione della pressione

In conclusione si ritiene che la soluzione indicata basata sull’uso delle pompe centrifughe reversibili e con annesso inverter sia ottima ed inoltre presenti notevoli vantaggi, come la semplicità di regolazione, la sua facile reperibilità in commercio nelle più disparate caratteristiche costruttive e di esercizio, il modico costo di acquisto della pompa e dei ricambi ed infine per i buoni risultati che ne possono derivare sia nella costituzione dell’acquedotto e sia nella gestione. Un difetto che si riscontra è la limitata escursione della regolazione di velocità della PAT per ovviare alla quale occorre una attenta progettazione che determini con la maggior precisione possibile il tipo di pompa in funzione delle reali necessità idrauliche della condotta dove verrà installata

Infine si fa notare come anche il contenuto di questa breve nota faccia parte degli scopi primari del sito e cioè della regolazione spinta della pressione finale della rete acquedottistica curando ancora una volta di evitare la dissipazione di energia ricuperandola con la sua trasformazione in corrente elettrica. Viene anche raggiunto lo scopo di ricercare soluzioni semplici e realizzabili con apparecchiature di uso normale. Infine viene messa in luce l’importanza che sempre di più viene ad assumere la pompa a velocità variabile quale sorprendete mezzo che utilizzato a dovere , questa volta usata in modo inverso, provoca addirittura un positivo sovvertimento nella costituzione di base e nell’esercizio della gran parte degli acquedotti

DA UNA ACCETTABILE RAPPRESENTAZIONE DEL FUNZIONAMENTO DI UNA RETE ACQUEDOTTISTICA ALIMENTATA DA VASCHE DI CARICO VENGONO DEDOTTE UTILI CONSIDERAZIONI

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grafico giornaliero del funzionamento della rete acquedottistica tradizionale alimentata da vasca di carico

Rilevato da internet un diagramma giornaliero del funzionamento di una rete reale ho provveduto a rielaborarlo in modo da apportarvi tutte quelle caratteristiche che, sulla base delle mie conoscenze, rappresentano fedelmente, sia pure con valori approssimativi, il funzionamento medio delle reti di acquedotti alimentati da vasche di carico e quindi a pressione di partenza fissa. D’altra parte l’impossibilità reale di determinazione di alcuni dati importanti comporterebbe la totale assenza di alcuni elementi che tuttavia vi devono apparire per la necessaria  completezza. L’esempio classico è rappresentato dalla totale assenza di dati sull’andamento durante la giornata delle perdite di rete e ancor meno sulla suddivisione tra perdite nette (cioè vere perdite da considerarsi sistematiche ) e perdite dovute a rotture delle condotte, assenza che mi ha costretto a riportarvi valori solo figurativi ma comunque atti a favorirne la discussione.

Quella in oggetto è una rete pianeggiante che, per raggiungere nell’ora di maggior consumo lo scopo di alimentare l’utenza finale con la pressione di 35 m sul suolo, ha dovuto piazzare la vasca di carico ad una sessantina di metri di altezza sul suolo stesso.

Balzano agli occhi nel grafico due eclatanti simmetrie tra coppie di curve. Da notare innanzitutto quella tra la curva della portata totale immessa in rete (colore azzurro) e quella della pressione di rete (colore amaranto) simmetria che, evidenziando visivamente il ben noto fenomeno della relazione esistente tra perdite di carico e portata, mette in luce le madornali incongruenze che ne derivano.

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QUANDO SI ROMPE UN TUBO PRINCIPALE DELL’ACQUEDOTTO – FIRENZE DOCET

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Danni agli autoveicoli provocati dalla rottura di un tubo dell’acquedotto di Firenze ( dal quotidiano Il Tirreno )

Hanno fatto molto scalpore i danni ed il pericolo corso dalla città di Firenze il giorno 25.05.2016 per la rottura di una tubazione dell’acquedotto nel Lungarno. Non si è ancora accertato se il cedimento iniziale del terreno sia da attribuirsi a cause estranee all’acquedotto ma in ogni caso si può affermare che la fuoriuscita dell’acqua potabile ha sicuramente aggravato la situazione.

L’episodio è molto rappresentativo della situazione reale degli acquedotti normalmente alimentati con il sistema classico della immissione in rete tramite serbatoi di carico ed anche e soprattutto di quelli ad immissione diretta in rete a pressione regolata. Preciserei che questi ultimi, a fronte dei molti vantaggi, presentano anche una maggiore pericolosità in quanto l’automatismo di regolazione della pressione di esercizio quando rileva una maggiore richiesta di prelievo d’acqua da parte della rete provvede immediatamente ad aumentare portata e pressione dell’acqua immessa e se la maggiore richiesta è dovuta appunto ad una rottura di tubo crea danni maggiori rispetto a quelli, di per sé già molto gravi, che sono provocati dalle vasche di carico.

Occorre però mettere a punto il problema nei suoi dettagli costruttivi e di gestione in quanto sussistono rilevanti differenze tra i due sistemi.

L’alimentazione più diffusa e cioè quella che vede gli acquedotti muniti di una o più vasche di carico poste ad una quota altimetrica atta ad una buona distribuzione dell’acqua in tutta la rete e quindi anche in quella parte dell’utenza posta in posizione disagiata, presentano la caratteristica di una alimentazione a quota fissa che non possiede alcuna facoltà di aumentare l’immissione in rete proprio quando ci sono rotture ma di contro non ha nemmeno alcuna possibilità di intervento automatico di riduzione della portata e della pressione. I sistemi funzionanti in diretta con alimentazione regolata in funzione del fabbisogno, che come detto presentano una maggiore pericolosità, possono, anzi devono essere muniti di due dispositivi estremamente importanti per un esercizio ottimale. In primo luogo diventa essenziale il sistema ( di cui ho dettagliatamente spiegato nell’articolo “regolazione pratica … ”   ) di prevenzione delle grandi rotture partendo dalla probabilità che ognuna di queste sia preceduta da perdite anomale e di entità dapprima lievi e che piano piano aumentano fino a provocare il disastro. Un attento esame del Continue reading “QUANDO SI ROMPE UN TUBO PRINCIPALE DELL’ACQUEDOTTO – FIRENZE DOCET”

LA DISTRETTUALIZZAZIONE DELLE RETI ACQUEDOTTISTICHE : GRANDI BENEFICI O INGENTI DANNI ?

Ho avuto modo di tenere una interessante corrispondenza con enti e società le quali, mediante avanzati studi ed applicazioni reali, operano attivamente nel campo degli acquedotti ottenendo efficaci rimedi al disastrato stato in cui langue la maggior parte degli acquedotti medesimi, cattivo stato che trova una lampante dimostrazione nella elevatissima percentuale di perdita occulta d’acqua e nel notevole dispendio energetico che essi accusano.

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Grafico dei valori di ILI (rapporto tra perdite reali e perdite inevitabili degli acquedotti) (Università di Pisa)

Quello che traspare dalle documentazioni che in questo mio impegno ho potuto raccogliere, riguarda quasi totalmente la applicazione della distrettualizzazione nelle sue diverse accezioni di distrettualizzazione virtuale, meno interessante ai fini di cui intendo parlare in questa nota, ma soprattutto in quella realistica cioè quella che consiste nel suddividere fisicamente ed in maniera fissa e continuativa la rete di distribuzione degli acquedotti in tante piccole sottoreti ognuna delle quali viene servita d’acqua, nella versione ottimale tramite una sola, negli altri casi pochissime condotte. Dai dati comunicatimi, deriva che i risultati ottenuti sono eclatanti in molti importanti settori come il soddisfacimento dell’utenza, la forte riduzione delle perdite, dei guasti di condotta e delle spese di sollevamento per tutti gli acquedotti a sollevamento meccanico. Il tutto viene confermato dalla grande diffusione che la pratica descritta sta ottenendo nei maggiori sistemi italiani di approvvigionamento idropotabile essendo operanti diverse ottime ditte specializzate i questo settore.

Presentare delle critiche, come ho già fatto in numerosi articoli e come intendo fare anche in questa nota, costituisce a prima vista, un controsenso che tento di seguito di confutare. In tal senso pongo alla base di tutte le mie considerazione il seguente concetto fondamentale : l’arretratezza che si constata nei servizi italiani importanti come quello del rifornimento idropotabile è dovuta a molti fattori negativi ma prima di tutto alla consuetudine inveterata di non affrontare mai i grandi problemi dalla base ma invece di rincorrere sempre l’emergenza con interventi volti soltanto a risolvere i problemi contingenti. A mio avviso anche la distrettualizzazione, pur ottenendo quei buoni risultati prima citati, rientra in toto in questa metodologia imperniata sopratutto sulla risoluzione dei problemi emergenti mentre nella sostanza gli acquedotti rimangono sempre quelli di mezzo secolo fa. La distrettualizzazione, proprio per questa vittoriosa constatazione di aver risolto importanti problemi attuali, allontana di fatto la attuazione di quella rivoluzione di base più volte sostenuta dal sottoscritto come l’unica modalità di risoluzione vera dei problemi.

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