MIRABILI PROGRESSI NELLO STUDIO DELLA TECNICA ACQUEDOTTISTICA E NEGLI SCHEMI IDRAULICI A RETE MA SCADENTE SITUAZIONE REALE : MANCA LA FASE INTERMEDIA DI AGGIORNAMENTO PREVENTIVO DEI SISTEMI IDROPOTABILI

Mappa catastale digitalizzata
Digitalizzazione delle reti acquedottistiche

Sono diffuse informazioni più che sufficienti per farsi un’idea chiara degli imponenti risultati ottenuti da studiosi professori universitari nei calcoli delle reti ma soprattutto nella previsione futura dell’evoluzione del problema generale di rifornimento idropotabile, nella situazione effettiva, in quella di previsione e soprattutto nella azioni da prevedere. Sono stati elaborati modelli per la determinazione degli elementi più svariati come la frequenza delle rotture delle condotte, l’andamento futuro delle disponibilità idriche raffrontate con la richiesta dell’utenza ecc, ecc.

Tra le molte valide relazioni visibili anche su internet riporto uno uno stralcio della nota della prof. Rita Ungarelli e che ritengo offra molti spunti per la discussione qui proposta.

Lo smart metering rappresenta l’opportunità per sviluppare nuove logiche di servizio che permettano di produrre economie di scala e di obiettivo, riducendo i costi di gestione e portando una immediati benefici tra cui: 
• monitoraggio e ottimizzazione in in tempo reale dei consumi 
• monitoraggio dei flussi ed individuazione delle perdite 
• adeguamento del servizio alla domanda effettiva 
• creazione di soluzioni di “early warning” 
• migliore prontezza negli interventi (riduzione del parametro mttr – tempo medio di riparazione) 
iI progetto prevede lo sviluppo di contatori a grado di fornire la misura e trasmissione in automatico della portata istantanea consumata dall’utente, della pressione di consegna, di parametri di qualità dell’acqua, nonché “la creazione del sistema «intelligente” di telelettura e telecontrollo. 
Un altro obiettivo del progetto consiste nell’integrazione del modello idraulico wdnetxl, sviluppato da iDEA RT con algoritmi di controllo in tempo reale di valvole di riduzione di pressione in rete. A tale proposito la complessità del problema tecnico non ha trovato adeguato riscontro negli strumenti di analisi adottati nel recente passato (basati su epanet2) e ispirati da esigenze diverse, più vicine alla progettazione di sistemi ex-novo che alla gestione di sistemi esistenti, in un’epoca in cui la sensibilità ai di temi tecnici, sociali e ambientali dell’epoca molto diversa dall’attuale.  A fronte di tale ritardo, la ricerca tecnico-scientifica nell’ultimo decennio ha prodotto considerevoli innovazioni nell’ambito dell’analisi delle reti di acquedotto, aprendo la strada ad una nuova generazione di modelli idraulici, in grado di rispondere alle nuove esigenze tecniche. Tali modelli offrono la possibilità di rappresentare realisticamente le perdite idriche in funzione della pressione nonché di simulare strategie di controllo. Tali analisi permettono di studiare l’efficacia e la fattibilità tecnica e gestionale di schemi di controllo remoto di valvole di riduzione della pressione (pressione valvole di controllo – pcv) ovvero di pompe a giri variabili (velocità variabile pompe -vsp), dell’innovazione del settore ict per i sistemi idraulici. Il sistema wdnetxl implementa questa nuova generazione di modelli in una piattaforma software nata per il trasferimento tecnologico “just-in-time” delle più recenti innovazioni nel capo dell’analisi, pianificazione e gestione delle reti idriche di distribuzione. 

Oltre a queste mirabili iniziative è da rilevare l’importante decisione presa livello di autorità competenti nel prevedere forme avanzate di interconnessione tra acquedotto e acquedotto da cui si potranno avere progressi notevolissimi.

A titolo di esempio riporto un brano ufficiale relativo al Veneto.

Planimetria Organizzazione generale veneto
Tipo di acquedotto a rete

Il Modello Strutturale degli Acquedotti del Veneto (MO.S.A.V) individua gli schemi di massima delle principali strutture acquedottistiche necessarie ad assicurare il corretto approvvigionamento idropotabile nell’intero territorio regionale, nonché i criteri e i metodi per la salvaguardia delle risorse idriche, la protezione e la ricarica delle falde.
Il dettato della legge in questione offre la grande occasione di razionalizzare i sistemi idro-sanitari (acquedotti e depurazioni) veneti con chiari obiettivi di funzionalità e di economia, ma anche di sicurezza dei relativi servizi.
L’obiettivo prioritario del Modello è la rimozione degli inconvenienti causati dall’eccessiva frammentazione delle attuali strutture acquedottistiche, mediante l’accorpamento massiccio dei piccoli e medi acquedotti, così da ridurre le attuali fonti di approvvigionamento con un risparmio di risorse idropotabili non inferiore al 15%.
Altro obiettivo fondamentale è quello dell’interconnessione delle grandi e medie condotte di adduzione esistenti. Con questa operazione il sistema acquedottistico veneto diventerà di tipo-reticolare, migliorando sensibilmente l’affidabilità del servizio.
E’ proprio questa la logica che sta utilizzando la pianificazione acquedottistica avanzata: operare su vaste scale territoriali con l’obiettivo di passare dalla tecnica classica dell’acquedotto “ad albero” a quella dell’acquedotto “a rete”.

Sulla scorta degli argomenti prima accennati i quali, partendo da una qualificatissima predisposizione di metodologie di calcolo e di verifica dell’esercizio degli acquedotti seguiti dalla costruzione del grande acquedotto a rete, non potranno che dare frutti copiosi da tutti i punti di vista sia economici che ambientali e soprattutto di qualità del servizio,  non si può che affermare che si sono messe buone basi per un futuro ottimale del rifornimento idrico.

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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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L’INDISPENSABILE E GIA’ PROGRAMMATA RIORGANIZZAZIONE GENERALE DEGLI ACQUEDOTTI ( IL #Mo.S.A.V.# ED ALTRO )

Le vigenti leggi sulla gestione delle acque impongono la costituzione di reti di interconnessione degli acquedotti italiani allo scopo di formare degli organismi ad ampio raggio che razionalizzano tutto il sistema idropotabile italiano, organismi che stanno via via formandosi. Per rendere un’idea esatta dei problemi e delle soluzioni riporto alcuni dettagli dell’operazione in corso di svolgimento nel veneto.

Lo Schema acquedottistico del Veneto Centrale è parte del Modello Strutturale degli Acquedotti del Veneto (Mosav), con il quale si prevede l’interconnessione degli acquedotti alimentati dalle falde del Medio Brenta, dalle falde e dalle acque superficiali del Sile, dalle acque superficiali dell’Adige e del Po in un unico schema che massimizzi l’utilizzo delle acque di falda pedemontana, di produzione più economica e di migliore qualità.”

Planimetria Organizzazione generale venetoAggiungo anche la planimetria generale ed indicativa della riorganizzazione degli acquedotti del Veneto redatta posteriormente al MoSAV ( modello strutturale acquedotti veneto ) dal cui esame si possono trarre utili ragionamenti. Vi si arguisce chiaramente che riguarda il collegamento idraulico razionale di un’area Veneto-Friuli vastissima che parte a est dal fiume Tagliamento per arrivare ad ovest al Lago di Garda e comprende in particolare le province di Verona, Vicenza, Rovigo, Treviso Padova e Venezia. Le conclusioni che si possono immediatamente trarre sono duplici. In primo luogo si tratta di un evento della massima razionalità ed importanza, In secondo luogo balzano prepotentemente agli occhi le difficoltà tecniche che una soluzione razionale di questo genere comporta.

È da supporre che, nel mentre lo scopo primario sarà senz’altro quello di addurre a tutti gli acquedotti collegati in rete la portata d’acqua che figura in internet nella tabella allegata alla alla planimetria, acqua prelevata dalle fonti opportunamente scelte, sicuramente fa parte del programma anche l’azione opposta in base alla quale ciascun acquedotto dovrà a sua volta mettere a disposizione della rete la portata d’acqua di soccorso ad eventuali acquedotti in difficoltà.

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ISOLA D’ELBA – UN GRANDE SERBATOIO DI ACCUMULO D’ACQUA POTABILE – RAZIONALITA’ E MANCANZE GRAVI

VEDUTA PROSPETTICA DELL'ISOLA D'ELBA - IN ROSSO IL TRACCIATO DEL SERBATOIO/GALLERIA
VEDUTA PROSPETTICA DELL’ISOLA D’ELBA – IN ROSSO IL TRACCIATO DEL SERBATOIO/GALLERIA

La risoluzione dei problemi di alimentazione di acqua potabile dell’Isola d’Elba da molti anni appassionano l’autore di questa nota e lo hanno indotto a un intenso impegno che inizia con la redazione di un progetto di massima che, pur non essendo mai stato realizzato, ha incontrato e incontra tutt’ora il favore di molti enti e personalità elbane anche in vista dei grandi problemi che non sono ancora superati nonostante le opere già realizzate e quella in corso di esecuzione. Maggiori dettagli si possono avere dai seguenti articoli : ISOLA D’ELBA – LA RISOLUZIONE IMMEDIATA E VANTAGGIOSA DEI PROBLEMI DI RIFORNIMENTO IDROPOTABILE

UN MAXI SERBATOIO SOTTERRANEO …… ed infine  GRANDI ACCUMULI SOTTERRANEI ……. 

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LE OPERE IN CORSO DI COSTRUZIONE = N. 21 LAGHETTI

L’interesse di chi scrive ed immagino anche quello dei lettori, è fortemente stimolato da avvenimenti che appaiono, sia positivamente che negativamente straordinari.

Come già indicato nei citati articoli l’Ente gestore degli acquedotti aveva progettato, essendo ben conscio che la soluzione non può che derivare da un grande accumulo dell’acqua il quale, durante il periodo autunno-invernale in cui piove abbondantemente e grazie alla sua capacità di invaso totale pari ad oltre due milioni di mc, risulterebbe atto a rendere l’Isola autonoma rinunciando alle dispendiose forniture d’acqua proveniente dalle fonti della Val di Cornia poste sul continente.

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LA RETE ACQUEDOTTISTICA QUASI PERFETTA

Chi scrive queste righe ha, in alcuni articoli, criticato una modalità di rimediare ai difetti degli acquedotti esistenti chiamata “distrettualizzazione” con la quale si propone (e la legge lo impone in determinati casi) di scomporre la rete magliata in tante piccole sottoreti ognuna delle quali alimentata da una sola condotta in modo da poterne controllare il funzionamento e regolare la pressione di esercizio onde diminuire le perdite occulte.

La mia contrarietà per la distrettualizzazione, che a mio avviso provoca più danni che benefici, è così forte da indurmi, con il presente articolo, a descrivere una rete d’acquedotto impostata su concetti diametralmente opposti dimostrando come sia, non la suddivisione delle reti in tante piccole parti, ma la interconnessione massiccia di tutte le condotte a rappresentare la migliore conformazione degli acquedotti atta anche a dare i migliori risultati. Per una più consona dimostrazione scelgo una città di grande dimensioni e di tipo pianeggiante. Si potrà successivamente estendere la ricerca su aree altimetricamente diverse. Ne deriva una soluzione acquedottistica immaginaria che molto probabilmente resterà solo sulla carta ma che si pensa possa contribuire in qualche modo all’inarrestabile progresso di varie branche del sapere umano tra cui bisogna comprendere anche la tecnica acquedottistica.

PLANIMETRIA
Planimetria schematica della rete di distribuzione. ( i circoletti neri numerati rappresentano i serbatoi di accumulo con annesso impianto di sollevamento)

Allego uno schema planimetrico e dei profili piezometrici di una rete composta idealmente da tante maglie regolari che planimetricamente hanno forma di quadrati di 250 metri di lato. Si tratta di figure atte soltanto a far intendere i concetti di base e nessun altro dato analitico.

. In dettaglio i concetti di base sono i seguenti

  1. Il trasporto dell’acqua, sia per quella distribuita all’utenza e sia per quella da accumulare nei serbatoi di compensazione di rete, viene effettuato tramite la rete di distribuzione magliata ed interconnessa poiché essa rappresenta il modo più economico per farlo grazie alle sue piccole perdite di carico anche nel trasporto di grandi portate come sono quelle di una città di notevoli dimensioni cui ci si riferisce, e grazie alla sicurezza di esercizio data dalle molte condotte che compongono la rete funzionando in profonda simbiosi dovuta al magliaggio spinto.

Da rilevare come una rete come quella in argomento contribuisca in tutta la sua estensione a risolvere eventuali problemi, anche se, al limite, sono ubicati dalla parte opposta della città rispetto alle fonti in quanto il trasporto ed il verso delle portate di rete assume delle caratteristiche congruenti con la risoluzione del problema facendo intervenire tutti i tronchi di condotta anche quelli più disagiati e lontani dal punto critico.

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Profilo piezometrico passante per i serbatoi n. 4, 9, 2

2. La compensazione giornaliera delle portate ha luogo tramite serbatoi distribuiti in rete. Si distinguono due diverse tipologie di serbatoi di accumulo e compensazione giornaliera delle portate in gioco: quelli periferici di inizio rete (nello schema = n. 1, 2, 3 e 4) e quelli di rete veri e propri (N. 5, 6, 7, 8 e 9)

  1. La regolazione della pressione di rete avviene in funzione del grafico giornaliero (schematicamente rappresentato nella figura allegata) delle pressioni imposte ora per ora in modo da caratterizzarle con valori pressori elevati nelle ore in cui statisticamente si hanno i maggiori prelievi e pressione minore la notte o comunque a consumi bassi. Sarà attuata tramite pompe a velocità variabile funzionanti singolarmente oppure in parallelo ma tutte a parità di giri determinati in funzione della pressione che si deve avere di ora in ora in rete. Si tratta infatti di stazioni di sollevamento in grado di pompare l’acqua con qualsivoglia portata ed anche qualsivoglia pressione che necessiti.

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SERBATOI PENSILI ESISTENTI – INCONGRUENZE FUNZIONALI

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Serbatoio pensile “disco volante”

Le due foto allegate sono molto rappresentative di una concezione completamente errata della funzione svolta dai serbatoi pensili degli acquedotti.

Il serbatoio della prima foto è stato costruito, contemporaneamente ad altri similari, negli anni 70 ed ha fatto molto scalpore per la sua forma ardita a disco volante. A mio parere, tale manufatto sembra proprio voler acuire ancor di più l’aspetto fortemente negativo di questa struttura acquedottistica che è quello di fissare in maniera inderogabile la pressione di partenza delle reti con tutte le cattive  conseguenze che ciò comporta e che sono state più volte ribadite negli articoli del presente sito. Si rileva come i pensili costruiti prima avevano ed hanno tuttora la caratteristica di lasciare almeno tre o quattro metri di tolleranza in tale quota in quanto a serbatoio pieno si alimenta la rete alla massima pressione possibile mentre si può abbassarla di qualche metro rinunciando a parte del volume di invaso. Si tratta di ben poca cosa che viene addirittura minimizzata se la si confronta con le enormi possibilità offerte dal pompaggio diretto in rete che consente di variare, in funzione delle necessità effettive di esercizio della rete, la pressione di mandata. Riporto l’esempio molto significativo dell’alimentazione del centro balneare di Bibione in provincia di Venezia  che presenta eccezionali caratteristiche non solo per la notevolissima escursione tra l’elevato fabbisogno estivo dovuto alla presenza dei turisti e quello invernale che è limitatissimo ma soprattutto per la notevole distanza di ben 45 Km in cui sono ubicate le opere di presa dell’acqua. Le difficoltà sono state ottimamente fronteggiate con il pompaggio in diretta che varia la pressione di partenza da 30 a 110 metri sul suolo modificando al tempo stesso la portata ( che è rispettivamente di 30 e di 600 l/sec ) tramite pompa a velocità variabile.

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Serbatoio pensile con notevole escursione del livello d’invaso

La forma particolarmente allungata del secondo serbatoio pensile delle foto sembrerebbe dare credito all’idea della variabilità di pressione di carico della rete essendo costituito da una vasca la cui altezza è pari a circa la metà del totale. Supponendo che la quota di copertura sia di 40 m. sul suolo sembrerebbe progettato ed eretto in modo da consentire di diminuire la pressione di rete di ben una ventina di metri e quindi di dimezzare anche l’energia elettrica di sollevamento in condizioni di scarsa richiesta idrica come ad esempio durante la notte. In realtà si constata che, se le condizioni di funzionamento fossero realmente queste, si riscontrerebbero forti deficienze nei riguardi di quella che dovrebbe costituire la caratteristica principale dei serbatoi pensili e cioè nella presenza di un utilissimo volume di riserva posto in alto, pronto ad intervenire sia per effettuare la compensazione giornaliera della portata e sia per far fronte ad improvvise elevate richieste d’acqua. Sono però troppo rilevanti le escursioni di livello che tale uso comporterebbe per cui, a giudizio di chi scrive, il serbatoio in argomento è destinato soltanto svolgere la funzione di piezometro che è quella di creare lo stacco idraulico tra pompaggio e rete salvaguardando quest’ultima dai colpi d’ariete che ne potrebbero derivare e pertanto svolgendo un compito troppo modesto per poter giustificarne la presenza tenuto presente che la sola protezione dai colpi d’ariete può essere benissimo svolta con altri metodi molto poco costosi.

In conclusione nemmeno i due esempi aventi delle caratteristiche del tutto  particolari portano degli elementi utili alla sopravvivenza degli ingombranti, economicamente e funzionalmente dannosi serbatoi pensili degli acquedotti.

ACQUEDOTTI PIACEVOLMENTE INTERESSANTI – OTTAVA SERIE

Il sapere non è necessariamente noioso. E quando il sapere è divertente, non vuol dire necessariamente che sia “superficiale”, anzi è motivante e permette di apprendere e insegnare con efficacia

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Acquedotto di Sacile (PN). In basso il serbatoio ottagonale di arrivo dell’acqua dei pozzi

Un episodio che ritengo abbia tutte le caratteristiche per poter entrare a ragion veduta in questa serie di racconti piacevoli è quello occorsomi nell’acquedotto di Sacile (PN) in quanto dimostra da un lato la possibilità di ottenere buoni risultati semplicemente abbandonando, tutte le volte che la situazione locale lo consiglia, le soluzioni classiche a favore di quelle specificamente studiate e dall’altro come la mentalità corrente della faciloneria possa distruggere anche una soluzione intelligente e che sta dando ottimi risultati per ritornare alla peggiorativa situazione classica .

L’acquedotto era alimentato da tre pozzi situati a circa una decina di chilometri di distanza dal serbatoio di arrivo delle condotte adduttrici. La risalienza naturale della falda e la sua posizione altimetrica favorevole rispetto alla città, avevano consentito per molti anni di addurre l’acqua a gravità direttamente nel serbatoio ma, col passar del tempo, l’abbassamento della falda e l’aumento della richiesta d’acqua da parte degli utenti ci avevano costretto ad installare in ognuno dei tre pozzi una pompa sommersa comandata da un galleggiante situato nel serbatoio di arrivo. Si trattava quindi della classica soluzione detta “al massimo livello” in quanto, non appena il serbatoio di arrivo abbassava il suo livello di invaso, aveva luogo la messa in moto progressiva delle tre pompe sommerse che provvedevano in breve tempo a riportare il livello al suo massimo invaso, limitatamente ai giorni di bassi e medi consumi. mentre in quelli di alta richiesta entrava in gioco il volume dacqua accumulato che fronteggiava adeguatamente le punte di consumo. Si può affermare che un regime come quello descritto poteva essere giudicato ottimale in quanto i consumi di punta erano facilmente soddisfatti ed inoltre il gestore operava nella massima sicurezza in quanto il serbatoio era quasi sempre al massimo livello consentendo di far fronte anche a guasti imprevedibili.

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SERBATOI DI COMPENSAZIONE PLURIGIORNALIERA : E’ BENE MANTENERLI SEMPRE AL LORO MASSIMO LIVELLO?

Grafico dei livelli da imporre in un serbatoio di compensazione settimanale
Grafico dei livelli da imporre in un serbatoio di compensazione settimanale

In figura è rappresentato il grafico dei livelli da impostare nel serbatoio di compensazione settimanale per garantire che esso esegua la compensazione giornaliera ed anche quella settimanale delle portate il che ha luogo, del tutto automaticamente, imponendo i livelli di invaso definiti dalla curva in colore rosso. Tutti i dettagli possono essere letti dall’articolo “La compensazione plurigiornaliera ottimale..” 

Osservando il grafico settimanale dell’esempio viene da chiedersi: è corretto mantenere il serbatoio quasi vuoto per gli ultimi tre giorni di mercoledì, giovedì e venerdì?. E se il sabato successivo avesse da presentarsi una notevole richiesta d’acqua e non ci fosse l’aumento della disponibilità in maniera analoga ai primi due giorni della settimana di cui al grafico?

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