Perdite in condotte idriche e fognarie - Il Bollettino

ISSN 2284-0354
gennaio | febbraio
periodico di cultura dell’Università del Salento
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www.ilbollettino.unisalento.it
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Perdite in condotte idriche e fognarie: ecco come localizzarle
grazie a un innovativo sistema “made in UniSalento”
Andrea Cataldo*, Egidio De Benedetto**, Giuseppe Cannazza**, Antonio Masciullo***
Professore associato settore Misure Elettriche ed Elettroniche
Assegnista di ricerca settore Misure Elettriche ed Elettroniche
***
Tecnico di laboratorio presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione
*
**
Il 20 gennaio 2015, nello storico Palazzo dell’Acqua di
Bari, il prof. Nicola Costantino, Amministratore Unico
di Acquedotto Pugliese, ha presentato alla stampa la
recente implementazione di S.I.M.P.Le. (System for
Identifying and Monitoring Pipe Leaks), un innovativo
sistema per la ricerca perdite in condotte idriche e
fognarie interrate, brevettato e commercializzato da
MoniTech s.r.l. azienda spin off dell’Università del
Salento, guidata dal prof. Andrea Cataldo. S.I.M.P.Le.
si basa su una tecnica di misura a microonde (la
riflettometria nel dominio del tempo, TDR) e consente
di localizzare velocemente ed efficacemente le perdite
su tratti di condotta interrata, lunghi anche diverse
centinaia di metri.
Va detto che l’Acquedotto Pugliese gestisce una rete
idrica complessa, fatta di quasi 40 mila chilometri di
condotte idriche e fognarie, a servizio di un territorio
vasto e articolato. Pertanto, anche al fine di efficientare
sempre più la gestione delle risorse idriche, negli ultimi
anni AQP ha avviato varie iniziative di monitoraggio e
controllo della rete, grazie all’apporto delle più moderne
tecnologie (digitali ed informatiche) e avvalendosi della
collaborazione di importanti Enti di Ricerca e aziende
innovative, comprese l’Università del Salento e la sua
azienda spin off MoniTech.
In quest’ottica, si è rivelato di particolare successo
la sperimentazione (prima) e l’implementazione
finale (poi) S.I.M.P.Le.. Infatti, dopo un’intensa
fase di sperimentazione sul campo, attraverso una
collaborazione tra AQP ed il Dipartimento di Ingegneria
dell’Innovazione dell’Università del Salento, è stata
avviata l’implementazione finale su una nuova rete
idrica a Lecce (più precisamente nelle località di Borgo
Piave- Masseria Grande e Masseria Marangi), per
un’estensione di circa 10 km.
Conferenza stampa dell’Amministratore Unico di AQP, prof. Costantino,
per la presentazione di S.I.M.P.Le.
Perché S.I.M.P.Le.
I mezzi d’indagine che vengono adoperati
tradizionalmente per la ricerca perdite in condotte
interrate si basano, prevalentemente, su metodi elettroacustici. Tuttavia, tali metodi, per il principio stesso
di funzionamento, presentano delle caratteristiche
che ne limitano l’efficacia. Ad esempio, sussistono
delle problematiche per ciò che concerne la corretta
interpretazione dei dati di misura, la difficoltà o
impossibilità di impiegarli in presenza di rumori acustici
ambientali, la scarsa applicabilità in impianti realizzati
in materiale plastico e, soprattutto, i limiti d’impiego
in condizioni di bassa pressione media di esercizio in
rete (<1,5 bar). Inoltre, l’esecuzione di una campagna
di ricerca perdite sistematica in una rete urbana,
richiede tempi abbastanza lunghi (orientativamente, la
ricognizione di circa 2 km di rete prevede l’impiego di
almeno una giornata di lavoro di due unità-uomo).
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L’impiego di S.I.M.P.Le. rivoluziona il concetto
attuale di ricerca perdite (tipicamente caratterizzata da
una fase di pre-localizzazione, da una successiva fase
di localizzazione puntuale e da “fasi di ripasso” postriparazione). Infatti, la predisposizione dell’elemento
sensibile direttamente all’interno dello scavo in
fase di posa in opera della condotta, consente una
gestione futura delle perdite e/o anomalie funzionali
notevolmente
semplificata,
un
considerevole
abbattimento dei tempi di rilevazione e un ingente
risparmio economico offrendo, al contempo, una
soluzione univoca e definitiva alla problematica di
ricerca perdite sia nelle reti idriche che in quelle
fognarie.
Proprio i suddetti limiti applicativi hanno motivato
l’interesse di AQP verso la ricerca e lo sviluppo
di sistemi ricerca-perdite alternativi, in grado di
rendere più efficienti le campagne di ricerca-perdite.
Infatti, S.I.M.P.Le. è più efficace, preciso, affidabile,
economico, permette di ridurre i tempi di ispezione ed
è utilizzabile in qualunque condizione di esercizio della
rete (anche con scarsa pressione in rete o in presenza di
rumori ambientali, aspetti che, generalmente, limitano
il campo di utilizzo di altre tecniche). S.I.M.P.Le. non
risente di limitazioni derivanti dal tipo materiale di cui
è fatta la condotta o dai diametri, né della profondità
di posa l’implementazione, né di limitazioni derivanti
dalla destinazione d’uso della condotta (infatti è
utilizzabile per tronchi di rete urbana o suburbana,
impianti domestici, reti di adduzione primaria,
ecc.). Inoltre, tale tecnologia è implementabile sia
su condutture in pressione che per gravità. L’elevata
facilità di installazione e di impiego di questo sistema,
oltre ai costi di implementazione molto contenuti, sono
aspetti che lo rendono una soluzione molto attraente
per gli operatori del settore. La tabella seguente riporta
una sintesi dei parametri prestazionali del sistema.
Inoltre, l’impiego su larga scala di tale sistema
comporta notevoli miglioramenti in termini di
rapporto costi/benefici; a titolo orientativo, infatti, una
rivelazione lungo un unico tratto di rete lunga circa 200300 m, richiederebbe l’impiego di soltanto un operatore
per circa di 10 minuti. Come diretta conseguenza di tale
risparmio in termini sia di personale addetto che di
tempo di ispezione, l’ente gestore potrebbe disporre di
dati su scala molto più ampia e di cicli di monitoraggio
molto più frequenti ed accurati, al fine di garantire un
rilevante miglioramento dell’efficienza e della qualità
del servizio. La tabella riassume i principali parametri
prestazionali di S.I.M.P.Le..
Il sistema descritto rappresenta una soluzione
innovativa per rendere più efficienti le campagne
di ricerca perdite ed il controllo periodico delle
infrastrutture idriche.
Come funziona
S.I.M.P.Le. sfrutta la propagazione di un segnale
elettromagnetico, facendolo “viaggiare” attraverso
“elementi sensibili” opportunamente predisposti in
fase di realizzazione della rete, ed adattati alla topologia
dell’impianto. Il concetto funzionale di base risiede
nella possibilità di rivelare e localizzare i cambiamenti
del segnale elettromagnetico provocati dalla presenza
di acqua libera fuoriuscita dalla conduttura in seguito
ad un guasto o rottura, individuando il punto esatto in
cui avviene la perdita, così da rendere l’intervento di
riparazione molto più rapido ed economico.
Al fine di predisporre in via permanente gli impianti
(sia idrici, sia fognari) per tale metodologia diagnostica,
le condutture vengono dotate in fase di posa in opera
di elementi sensibili passivi che non richiedono
né alimentazione, né manutenzione e rimangono
permanentemente interrati con le condotte. Tali
elementi sono corredati dei relativi accessori per la
connessione con l’apparato di rivelazione (ubicati nei
normali pozzetti) e, grazie ad un applicativo software
dedicato, è possibile disporre anche dell’identificazione
automatica, della geo-localizzazione su mappe satellitari
e di un aggiornamento dinamico del database.
Parametri prestazionali di S.I.M.P.Le.
S.I.M.P.Le. si compone di un strumento di misura
portatile (figura 1) e di una parte relativa agli
equipaggiamenti di sensing (figura 2).
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Figura 1: Strumento portatile per la
localizzazione delle perdite mediante
S.I.M.P.Le..
Figura 2: Rocchetti di elemento sensibile, fornito su misura per ciascuna
condotta su cui viene installato.
Figura 3: Esempio della disposizione
dell’elemento sensibile filiforme sulla
condotta.
Figura 4: Immagine di un pozzetto
di ispezione, dotato dell’elemento di
connessione all’elemento sensibile.
Come già accennato, per l’implementazione di
S.I.M.P.Le., in fase di posa in opera della nuova
condotta, viene disposto un elemento sensibile filiforme
(figura 3) lungo la condotta che si intende monitorare.
Tali elementi sensibili sono quindi alloggiati sulla
tubazione, esternamente ad essa, durante la posa in
opera della stessa, tramite un semplice “srotolamento”
ed un fissaggio con comuni fascette plastiche “fermacavi”, come mostrato nella figura 3.
L’elemento sensibile rimane accessibile dall’esterno,
grazie ad un apposito elemento di connessione
integrato all’elemento sensibile e alloggiato in un
pozzetto d’ispezione numerato e geo-referenziato
(figura 4). Pertanto, in qualunque momento occorrerà
effettuare un controllo sulla presenza di perdite, basterà
semplicemente collegare lo strumento di misura al
connettore e procedere con la misura: il sistema fornirà,
in tempo reale, la posizione della perdita in termini di
distanza lineare dal pozzetto d’ispezione.
Alcuni particolari dell’installazione nelle
località di Borgo Piave- Masseria Grande e
Masseria Marangi
In fase progettuale, si è individuato il posizionamento
ottimale, la segmentazione ed il dimensionamento dei
vari tratti di elementi sensibili (con lunghezza compresa
tra circa 100 m a 300 m) da interrare lungo le tubazioni,
oltre all’individuazione ed al posizionamento ottimale
dei vari pozzetti di accesso. Nell’immagine (figura 5) è
Figura 5: Stralcio della planimetria di progetto
riportata la cartografia relativa all’intervento.
Gli elementi sensibili sono stati installati
contemporaneamente alle condotte. Questa modalità
di posa in opera “a scavo aperto” degli elementi del
S.I.M.P.Le. è, in pratica, concomitante con quella dei
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Figura 6: Esempio di
visualizzazione su Google
Earth del pozzetto di
connessione (P21) e del
punto di fine (FP21)
tratti di conduttura stessa, ne segue lo stesso percorso
e non influenza le tempistiche né la fasi di lavorazione.
Secondo quanto previsto nella planimetria di progetto,
infatti, tutti gli elementi sensibili sono stati forniti in
tratti di lunghezza pari alla lunghezza corrispondente
al tratto di condotta cui erano stati destinati (v.
Fig. 2) e sono stati predisposti ed assemblati con il
relativo elemento di connessione per il conseguente
alloggiamento nel pozzetto di riferimento di ciascun
tratto.
Tale elemento di connessione, come già accennato,
è integrato all’elemento sensibile ed è funzionale al
collegamento con l’apparato di misura S.I.M.P.Le.
Ciascun elemento di connessione, di cui è stato dotato
ogni singolo tratto di elemento sensibile, è dotato di uno
specifico chip elettronico in grado di fornire un codice
univoco di identificazione.
La figura seguente mostra due rocchetti su cui sono
stati avvolti gli elementi sensibili per la successiva
installazione e delle relative scatole di connessione da
alloggiare nei rispettivi pozzetti. Sempre nella stessa
figura, si può vedere anche la scatola (più piccola)
ospitante il chip per il riconoscimento automatico e la
localizzazione GPS, che permette la georeferenziazione
del sistema di monitoraggio. Tali dati geo-referenziati
sono poi stati inclusi nell’applicativo software di
gestione, in modo da poter dotare il sistema di opzioni
automatiche di localizzazione ed identificazione
immediata, sfruttando applicazioni quali ad esempio
Google Earth (figura 6).
Questa pianificazione progettuale che, di fatto,
costituisce un ulteriore punto di forza del sistema, oltre
ad agevolare significativamente le future operazioni
di controllo da parte del personale tecnico preposto,
permette di fornire alla ditta realizzatrice gli elementi
sensibili già avvolti in matasse, tagliati a misura,
opportunamente assemblati con gli tutti gli accessori
a corredo, preliminarmente testati in laboratorio e già
predisposti per il corretto funzionamento.
Lo sviluppo e l’implementazione pratica del sistema,
oltre a costituire un’esperienza di innovazione unica
al mondo, in quanto per la prima volta ed attraverso
l’uso di una tecnica non convenzionale, si è dotata una
rete idrica di un sistema integrato per il monitoraggio
delle perdite, costituisce anche un esempio concreto di
collaborazione sinergica fra mondo dell’industria, start
up ed università.
Ringraziamenti
Si esprime un sentito ringraziamento al professor Nicola
Costantino (Amministratore Unico di AQP), all’ingegner
Antonio De Leo (Direttore della Direzione Servizi Tecnici
di AQP), e all’ingegner Marcello Miraglia (Responsabile
dell’Area Materiali, Cartografia/SIT e Bilancio idrico
nella Direzione Servizi Tecnici di AQP) per la sensibilità
dimostrata verso le tematiche dell’innovazione e per la
fiducia accordata all’Università del Salento.
Si ringrazia inoltre tutto lo staff della sede AQP di Lecce
per il supporto tecnico e operativo che ha reso possibile
l’implementazione di S.I.M.P.Le. nel territorio leccese.