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.

Annunci

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

wp_20170111_012
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.

schema1-quinto
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.

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

ACQUEDOTTI – REGOLAZIONE INTELLIGENTE DELLE POMPE A VELOCITÀ’ VARIABILE

wp_20170111_012
Esempio di impianto di sollevamento ad immissione diretta in rete tramite quattro pompe a velocità variabile con inverter e casse d’aria per l’attenuazione dei colpi d’ariete

Un impiego importante delle pompe a velocità variabile negli acquedotti è senza dubbio il pompaggio diretto in rete a pressione regolata che può aver luogo mediante pompe a velocità variabile oppure con insieme di pompe variabili e di altre fisse da utilizzare per le portate minori. Quello che in questa sede non viene preso in esame è il sollevamento nella vasca di carico della rete.

Tutti i sistemi che si esaminano devono forzatamente dipendere, oltre che dalla portata da distribuire, in particolare dalla pressione con la quale la rete di distribuzione deve iniziare il suo lavoro. Senza entrare per il momento nel merito delle varie possibilità di definizione dell’ammontare effettivo di detta pressione di mandata delle pompe, si sottolineano i grandi vantaggi che si possono ottenere da una regolazione intelligente basata su alcuni concetti poco diffusi.

Il principio cui intendo riferirmi è l’opportunità di abbandonare la rigidità che deriva dai metodi considerati ottimali e che impongono la pressione oppure la portata da immettere istantaneamente in rete.

Continue reading “ACQUEDOTTI – REGOLAZIONE INTELLIGENTE DELLE POMPE A VELOCITÀ’ VARIABILE”

ACQUEDOTTO FIGLIO DEL TELECONTROLLO – LA DISCUSSIONE CONTINUA

L’immaginazione difficilmente riesce ad ipotizzare i significati che il titolo sottintende. Lo stesso autore non potrà in queste righe condensarne la lunga serie pur avendone già discusso in molte sedi.

Grande acquedotto reticolare del Veneto. (clicca per ingrandire)
fIG. 1 – Un mirabile progetto di unificazione acquedottistica ma anche questo non è “figlio” del telecontrollo

Quello che si vuol far rilevare è la scarsissima attenzione che viene posta all’argomento, in altre parole al fatto che gli acquedotti siano veramente “figli” del telecontrollo-telecomando. È ben vero che la stragrande maggioranza degli acquedotti sono già muniti di impianti centralizzati di telecomando e telecontrollo ma non esistono esempi di servizi che siano stati concepiti e soprattutto costruiti in funzione delle loro caratteristiche precipue. La funzione che normalmente viene assegnata al telecontrollo, come si capisce dal suo nome, è lo svolgere automaticamente e quindi con maggiore velocità, efficacia ed economia, gli stessi compiti che un tempo erano condotti a termine dal personale, ma gli acquedotti restano sempre gli stessi di prima dell’avvento di questo straordinario intelligente mezzo di operatività. Per averne conferma basta esaminare i testi di acquedottistica che abbondano nelle librerie e si vedrà che non viene mai raccomandato o proposto di modificare la struttura fondamentale degli acquedotti, invece si perpetua imperituramente la stessa di mezzo secolo fa.

Continue reading “ACQUEDOTTO FIGLIO DEL TELECONTROLLO – LA DISCUSSIONE CONTINUA”

L’IMPIANTO DI TELECONTROLLO E TELECOMANDO DEGLI ACQUEDOTTI DEVE CONSIDERARSI STRUTTURA PRESENTE IN TUTTI GLI ACQUEDOTTI

IdrostaticaFinale
Lo schema generale di un acquedotto ancora ritenuto valido. In rosso è riportata la piezometrica, ufficialmente non considerata per nulla, di quello che succede nelle giornate di basso consumo

In molti articoli tecnici inerenti gli acquedotti molto spesso lo svolgimento in automatico delle operazioni sottintende la presenza degli impianti di telecomando e telecontrollo anche senza che ne venga fatta una menzione specifica. Ad esempio quando viene semplicemente indicato che le pompe a velocità variabile sono regolate in funzione della pressione di rete, si arguisce immediatamente che tale modulazione è operata dall’impianto di telecontrollo che costituisce, anche se non se ne parla esplicitamente, l’irrinunciabile elemento base della stragrande maggioranza degli acquedotti. Nel mentre si conferma anche in questa sede che non è essenziale insistere sulla presenza del telecontrollo come elemento base degli acquedotti essendo ormai diventato un normale ed importante componente del servizio idropotabile in tutte le sue accezioni, si fanno notare due diversi modi di concepire l’impianto di telecontrollo stesso : l’uno ben noto in quanto ne fanno parte di fatto la stragrande maggioranza delle installazioni già funzionanti e l’altro per nulla diffuso ma che avrebbe delle doti eccezionalmente valide.

SErbRovigo4
I serbatoi pensili sono da considerare un inutile orpello di una teoria acquedottistica superata

La circostanza presenta un indubbio interesse in quanto la maggior parte dei sistemi elettronici ed elettrici perfettamente funzionati ed appartenenti alla prima delle due categorie citate, sono nati per eseguire del tutto razionalmente ed automaticamente grosso modo le stesse funzioni che una volta venivano fatte manualmente ma con una caratteristica fondamentale che vede gli acquedotti costituiti secondo le vecchie regole fatta salva qualche modifica dei componenti specifici. Tanto per fare degli esempi la gran parte degli acquedotti, anche se attualmente dotati di sofisticatissimi sistemi di automatizzazione basati sull’uso del computer ed alle volte dotati anche della possibilità di simulazione eseguita con modello matematico, purtuttavia possiedono reti di distribuzione ancora alimentate da vasche di carico tuttora ritenute il modello insuperabile di immissione in rete dell’acqua potabile. Al contrario ritengo facilmente dimostrabili i grandi vantaggi che si otterrebbero dando luogo alla immissione diretta in rete senza presenza di vasche di interruzione idrica ed a pressione regolata dal sistema di controllo automatico. Lo stesso dicasi della presenza dei serbatoi pensili che dominano le città di pianura anche se per la maggior parte messi fuori servizio essendo oggi ben presenti gli enormi vantaggi che si ottengono regolando la pressione di rete più in alto o più in basso del pensile a seconda del variare del fabbisogno d’acqua. In altre parole troppi sono gli acquedotti ancora basati sulle regole nate quando c’erano fonti sovrabbondanti rispetto al fabbisogno, quando la corrente elettrica aveva costi molto bassi e la preoccupazione dei progettisti era concentrata sulla necessità di vincere i momenti di massima richiesta idrica dell’utenza senza preoccuparsi di quello che succede nei restanti periodi di tempo, periodi che tra l’altro costituiscono la grande maggioranza durante l’annata tipo. E’ infine da rilevare come il fatto di aver dotato un insieme idropotabile, che è ancora basato su concetti obsoleti, di un servizio così moderno e  funzionale come l’impianto di telecontrollo determina la falsa convinzione di averlo razionalizzato nel miglior modo possibile nel mentre tutto ciò non solo non corrisponde a verità considerato che nella realtà l’acquedotto conserva i citati problemi di obsolescenza ma soprattutto perché la sua posa in  opera, secondo le modalità descritte, provoca il rinvio  sine die della attuazione di quella rivoluzione di base che, per i brillanti risultati che è in grado di dare, avrebbe dovuto invece precedere  l’installazione del telecontrollo medesimo.

DsitrettiPadova
Esempio di dannosa suddivisione in tanti distretti della rete acquedottistica di una città pianeggiante come Padova: ma non si poteva raggiungere gli stessi risultati senza rovinare totalmente una rete così ben interconnessa?

Si arriva alla deleteria conclusione che l’ammodernamento vero degli impianti  non verrà, di fatto, mai più eseguito con le gravi conseguenze che è facile immaginare e che si constata di fatto nei numerosi acquedotti che sono tuttora dotati di vasche di carico, nella presenza degli inutili serbatoi pensili che si notano dovunque e nella mancanza di molti rivoluzionari  dispositivi. In questo senso è eclatante la diffusione della cosiddetta distrettualizzazione che, nonostante provochi il danno di spezzettare la rete ben interconnessa in tante piccole sottoreti, viene vista come il toccasana per la riduzione delle perdite e per poter finalmente conoscere il funzionamento reale della rete acquedottistica mentre, come è dimostrato in alcuni articoli di questo sito, essa non è altro che la dimostrazione dell’incapacità di ottenere gli stessi risultati usando la tecnica moderna basata sulle nuove teorie di modelizzazione  e di calibrazione delle reti stesse senza provocarne la dannosa mutilazione. A tutto ciò è da aggiungere il ritardo che va maturando il ricambio dei contatori di utenza che se fossero quanto prima sostituiti da apparecchi multifunzione agevolerebbero e semplificherebbero tutta l’attività acquedottistica nel senso prima indicato.

A questo punto occorre passare al secondo tipo di utilizzazione dell’impianto di telecontrollo, utilizzazione che può riassumersi in un breve motto: occorre che gli acquedotti siano figli del telecontrollo. In altre parole la presenza dell’apparecchiatura che forma l’oggetto della presente nota, dovrebbe portare alla costituzione di acquedotti completamente diversi da quelli tradizionali ottenendo grandi vantaggi, nella costruzione e nella gestione ivi compresa la determinazione in modo automatico e continuativo delle perdite ed infine la loro drastica riduzione.

Si evita qui di fornire altri dettagli più volte descritti in questo sito e soprattutto nell’articolo Acquedotti figli del telecontrollo…………………….  cui si rimanda per gli eventuali dettagli.

In conclusione si fa presente come non sia assolutamente necessario citare la presenza del telecontrollo quando si scrive degli acquedotti nel mentre sarebbe indispensabile tenerne ben presente la caratteristica essenziale che è quella di provocare la tanto auspicata rivoluzione nella costituzione fondamentale dei sistemi idropotabili con l’ottenimento di vantaggi notevolissimi più volte descritti in questo sito.

LA MODERNA RAZIONALIZZAZIONE DELLE RETI D’ACQUEDOTTO

esempio-imp-sollevam
Schema della rete tradizionale

Lo schema idraulico riportato a lato e ricavato dall’articolo ” Ottimizzazione dei sistemi di sollevamento in livello e in portata nell’ottica del risparmio energetico e conservazione delle risorse idriche”. Di Cesare Pallucca, rappresenta un acquedotto che, come risulta dal titolo, possiede le migliori caratteristiche di ottimizzazione dei sistemi idropotabili. Di fatto vi sono rispettati tutti i canoni classici della letteratura tecnica e che all’università vengono insegnati ai futuri ingegneri ed inoltre impiegate le nuove pompe a velocità variabile  che rappresentano una vera e positiva rivoluzione del sollevamento dell’acqua degli acquedotti.

Nel mio precedente articolo ACQUEDOTTI – ESEMPI E POMPOSE AUTO CELEBRAZIONI ERRONEE avevo descritto le notevoli migliorie che si potrebbero apportare ad un acquedotto come quello descritto e  magnificato su internet come acquedotto ideale. Le migliorie da me proposte le quali, nonostante presentino un impegno tecnico ed economico tutt’altro che difficoltoso risultano poco apprezzate, si riferivano soltanto alla rete di distribuzione da alimentarsi in maniera totalmente diversa da quella del progetto stesso cioè non tramite vasca di carico o torrino piezometrico come viene chiamato nel progetto medesimo, ma con immissione diretta in rete a pressione regolata ed offrono , come risulta dal mio articolo citato, dei vantaggi notevoli sia in termini di economia di esercizio che di migliore risultato nella distribuzione idropotabile

Riprendo ora l’esempio per indicare un’altra notevole miglioria che riguarda questa volta le opere di captazione e di compensazione della portata dell’acqua di falda.

Nell’esempio dell’ing. Pallucca si prevede di utilizzare i non meglio precisati avviatori statici che presumibilmente provvedono a fermare le pompe a serbatoio pieno ed a rimetterle in sequenza in moto quando il livello cala. A mio avviso anche questa disposizione che viene descritta come una modalità ottimale di esercizio effettivo dei serbatoi di compenso degli acquedotti, risulta consigliabile solo in particolari e limitate condizioni di funzionamento mentre nella situazione che si presenta con la maggior frequenza risulta senza dubbio non adeguata. Si tratta infatti di un metodo di regolazione che tende sempre a mantenere i serbatoi al loro massimo riempimento, e che va bene nei giorni di consumo elevato ma durante tutte le altre giornate di consumi normali o addirittura inferiori alla media, provoca un funzionamento anomalo dei serbatoi stessi che, visto il diminuito fabbisogno dell’utenza, resteranno al loro massimo livello per tempi lunghissimi e quindi rinunciando ad adempiere al loro compito precipuo che consiste nell’effettuare sempre una razionale compensazione delle portate utilizzando di giorno i volumi d’acqua accumulati nella notte onde coprire le punte diurne di consumo. In realtà si verifica invece che in dette giornate di bassi consumi tocca interamente gli impianti di produzione di mantenere una portata variabile e cioè bassa durante la notte e più elevata nelle ore diurne con tutti i problemi che un funzionamento del genere provoca.

La soluzione che viene qui propugnata prevede, assieme alla immissione in diretta in rete a pressione regolata già spiegata nell’altro articolo, di concentrare la compensazione nel serbatoio a terra di arrivo dell’acqua dai pozzi e dal quale pescano le pompe a velocità variabile con una particolare modalità di regolazione che sostituisca quella che tende ad avere il serbatoio sempre al massimo livello di cui tratta l’esempio in oggetto.

GRAFICOGIORNALIERO
Diagramma dei livelli imposti nel serbatoio di compensazione giornaliera

Lo scopo di riuscire ad utilizzare in tutte le giornate dell’annata tipo e quindi anche nei giorni di basso consumo, tutto il volume accumulato durante la notte riuscendo in tal modo ad emungere dai pozzi una portata che si avvicina a quella media giornaliera, viene raggiunto installando, come meglio spiegato nell’articolo “La regolazione dei serbatoi di compenso degli acquedotti” un’apparecchiatura automatica che mantenga pedissequamente e di minuto in minuto il livello del serbatoio alle quote previste nel diagramma giornaliero dei consumi all’uopo predisposto e comunque modificabile sulla base dei risultati effettivi di esercizio. Ad esempio prefissando e memorizzando nell’apparecchiatura di regolazione il grafico riportato nella figura a lato si impone al serbatoio di riempirsi ogni giorno dalle ore 1 alle ore 6 per iniziare svuotarsi dalle ore 7 per poi proseguire con una determinata cadenza durante tutte le giornate di funzionamento. Come si è potuto constatare in esercizio reale di acquedotti aventi serbatoi di compensazione regolati secondo le modalità descritte, si ottiene il notevole vantaggio di far produrre ai

Esempio di raffronto tra portate diurne e notturne prodotte in funzione della produzione giornaliera
Esempio di raffronto tra portate diurne e notturne prodotte in funzione della produzione giornaliera

pozzi una portata che in tutte le giornate sia a basso che ad alto consumo totale  mantiene un valore pressoché costante durante tutto il ciclo delle 24 ore e con una maggiorazione più meno lieve a seconda del totale consumato nell’intera giornata ma comunque sempre più elevata nelle ore notturne rispetto a quelle diurne il che rappresenta un ulteriore beneficio essendo facilitata e più economica la produzione notturna rispetto a quella diurna. (vedi grafico a lato)

A conclusione della nota si ribadisce come le due modalità di funzionamento delle reti acquedottistiche sopra indicate rappresentano dei vantaggi notevoli che unite a quelle già indicate in un precedente articolo costituiscono un notevole bagaglio che dovrebbe adottarsi in molte realtà acquedottistiche

 

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.

Regolazione con valvola1
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.

PAT inverter schema
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.

graficogiornaliero7
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

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

òSono 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 stralcio della nota della prof. Rita Ugarelli presente su linkedin 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.

Continue reading “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”