MONITORAGGIO DI
UNA RETE IDRICA
ESTESA A BASSO
INDICE DI CONSUMO
Presentazione curata da: Alfonso Dal Pan, Umberto Mai, Fabio Bianchini
Elaborazione grafica: Manuela Lodi
L’azienda, nata nel 1964 come AMAG, Azienda Municipalizzata Acqua e
Gas Comune di Mirandola, si espande rapidamente fino a trasformarsi,
nel giro di pochi anni, in AIMAG Azienda Intercomunale Municipalizzata
Acqua
e Gas, che comprende 10 Comuni della Bassa Pianura
modenese; in tale assetto permane fino al 1996.
Dal 1997 in poi si registra, in rapida
successione, l’adesione di 11 nuovi
Comuni e l’acquisizione di nuovi
servizi.
Dal 1° gennaio 2000 il Consorzio
Aimag si è unificato, mantenendo la
stessa denominazione, con il
Consorzio Smaltimento Rifiuti (CSR)
di Carpi, operante nell’ambito della
gestione dei servizi di igiene
ambientale.
Il 1° gennaio 2001 da Consorzio AIMAG (ai sensi della L.142 di
riforma degli Enti Locali del 1990) l’azienda si trasforma in Società per
Azioni.
Servizio distribuzione e vendita Gas
Abitanti
Comuni serviti
Utenti gas
Sviluppo rete
Volume gas ceduto
174.000
17
76.300
1.270 Km
230 milioni mc/anno
Servizio Idrico Integrato
AIMAG S.p.A.
21 Comuni Soci
858 Kmq di territorio
197.200 Abitanti
311 Dipendenti
190 automezzi e mezzi d’opera
103 MLN € di fatturato
15 società partecipate
Abitanti
Comuni serviti
Utenti acqua
Sviluppo rete
Volume acqua erogato
Impianti di depurazione
Impianti di sollevamento
Rete fognaria
197.200
21
96.300
1.995 Km
22 milioni mc/anno
33
104
893 Km
Servizi ambientali
Abitanti
Comuni gestiti
Imp. compostaggio
Discariche
Stazioni ecologiche attrezz.
Cassonetti
Mezzi per raccolta e trasp.
Comuni serviti
Punti luce
148.000
10
1
4
16
6.730
103
Illuminazione pubblica
10
11.000
Climatizzazione (mediante la controllata SINERGAS)
Conduzione e manutenzione centrali
termiche e impianti di raffrescamento
Punti Calore
830
Informatica Territoriale
Base dati cartografica al servizio dei Comuni soci e
dell’esercizio di reti tecnologiche
Acquedotto industriale
Trattamento terziario dei reflui nell’impianto di depurazione
produzione di acqua ad uso industriale
2.500 m³/g (futuri 10.000)
SERVIZIO IDRICO INTEGRATO
 Bastiglia
 Bomporto
 Camposanto
 Cavezzo
 Concordia
 Medolla
COMUNI STORICI
 Mirandola
 S. Felice s/P.
 S. Possidonio
 S. Prospero s/S.
 Poggio Rusco
dal 1997
 Soliera
 Novi di Modena
 S. Giacomo d. Segnate
 S. Giovanni d. Dosso
dal 1998
 Campogalliano
 Revere
 Carpi
dal 1999
 Quistello
dal 2000
 Moglia
dal 2002
 Borgofranco sul Po
S. Prospero 4880
IL SISTEMA DI MONITORAGGIO
OBIETTIVI
Quantificare i livelli di perdita per zone, definire i livelli di riferimento,
ricercare le fughe occulte.
Individuare i punti critici della rete riferendosi in particolare alla
pressione assicurata agli utenti e fornendo il suo andamento
nell’arco della giornata.
Conoscere i disservizi e le pressioni erogate nel tempo agli utenti nei
casi di interventi di manutenzione.
Acquisire gli elementi necessari per progettare il rinnovo sistematico
della rete ed i potenziamenti necessari per eliminare i punti critici e
per lo sviluppo in funzione dei PRG comunali.
Ottimizzare il funzionamento delle stazioni di pompaggio
Il progetto comprende:
La creazione e calibratura di un modello della rete
(SW
adottato:
WESNET
fino al
2002 e
successivamente INFOWORKS con migrazione dei dati
da WESNET)
La suddivisione delle reti in distretti per il controllo
delle perdite con verifica della loro funzionalità e di
quella delle reti in progettazione, tramite il modello
La metodica di monitoraggio e gestione dei distretti
La gestione dei modelli
Fonti e zone di pressione
5 campi acquiferi
22 serbatoi pensili o interrati di diverse
caratteristiche
25 zone di pressione dipendenti dalle
altezze dei serbatoi e dai pompaggi delle
centrali; non sono presenti riduttori o
vasche di rottura, il territorio è
pianeggiante, il massimo dislivello
altimetrico è di 36 metri
Rilievi in campo
Creazione di un modello della rete
calibratura calcolando i consumi
giornalieri di ciascuna area, i prelievi
delle diverse tipologie della domanda
in litri/proprietà/giorno con il loro profilo
giornaliero ed i livelli di perdita in
litri/allacciamento/giorno
pressioni piezometriche di ogni singolo
sistema idraulico: livelli d'acqua nei serbatoi
pensili o nei punti di ingresso alla rete
portate in ingresso ed in uscita dalle zone in
esame che corrispondono quasi sempre alla
struttura del distretto esistente o da creare
pressioni nei nodi chiave
Ogni rilievo in campo comprende un intervallo di tempo di una settimana con l'impiego di
sensori di pressione e portata collegati a data-logger per registrare i dati
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DEI
DISTRETTI PER IL CONTROLLO DELLE PERDITE
Suddivisione in distretti
Con l'impiego del modello si sono eseguite simulazioni per
definire la suddivisione in distretti in modo da adottare la
soluzione più razionale:
 88 distretti monitorati in modo permanente attraverso
117 punti di misura di portata:
74 di tipo elettromagnetico
14 ad ultrasuoni
2 ad inserzione
27 Woltman
CRITERI DI DIMENSIONAMENTO CONTATORI
I misuratori di portata devono consentire l'accurata
misura e registrazione di portate relativamente piccole.
Nel dimensionamento dei contatori di distretto si è
tenuto conto delle portate massime e minime previste,
in modo da avere velocità tali da restare all’interno del
campo per il quale viene normalmente garantita la
precisione dell’1%, verificando contemporaneamente
che le perdite di carico introdotte non penalizzino in
modo significativo la rete.
123
16
VALLALTA
CONCO
RDIA
CENTRO
092
FOSSA QUARANTOLI
093
095 15
83
18
81
300
26
28
094
TORRE CONCORDIA
091
20
063
14
061
11
MIRANDOLA NORD
12
09
011
CONCORDIA
CONSERV
A ITA LIA
CIVIDALE
S.M. SPINO
01A
017
015
08
13
MONTORSI
S.POSSIDONIO
SS12
TRAMUSCHIO
POGGIO
01B
03
62
58
79
010
012
M IRA NDOLA NORD OVEST
02
019
MIRANDOLA CENTRO
96
07
01D
CENTRO NUOTO
01
TORRE
B ELLA RIA
MIRANDOLA OVEST
064
014
05
013
04
MIRANDOLA SUD
22
018
50
042
M IRA NDOL
A SUD EST
DEL
MONTE
06
30
062
01C
016
BELLARIA
OSPEDALE
S.GIACOMO R.
94
043
04A
A8
54
041
DISTRETTO
TORRE PIEZOMETRICA
XXX
XXX
S.FELICE CENTRO
CONTATORE ELETTROMAGNETICO
A9
044
S.FELICE EST
MONITORAGGIO E GESTIONE DEI DISTRETTI
Alla creazione dei distretti è seguita l'adozione di un sistema di
gestione articolato in due fasi:
riduzione iniziale del livello di perdita e definizione dei livelli di
riferimento
monitoraggio ordinario di routine
I dati vengono forniti dalla lettura periodica dei contatori
scarico dati in un computer palmare
impiego di un programma sviluppato da Aimag per calcolare per
ogni singolo distretto i volumi immessi e la portata minima
notturna
per ogni distretto infatti il valore rilevato per la portata minima
notturna
viene
confrontato
con
i
valori
registrati
precedentemente
Qualora vengano riscontrati aumenti ingiustificati si esegue uno step-test
notturno per l’ubicazione di massima della rottura.
Personal computer per l'impiego del
programma di modellazione delle reti e
dei programmi di configurazione della
strumentazione impiegata
Computer palmare per la lettura ed
archiviazione dei dati memorizzati
nei data logger
sui contatori
elettromagnetici
Cercatubi/cercametalli/
cercachiusini
Geofono
Registratori a
microprocessore di
portata
STRUMENTAZIONE
IMPIEGATA
Data logger
programmabili di
portata
Correlatore
Misuratore portatile
ad ultrasuoni
Personal computer
portatile per step test
Data logger
programmabili di
pressione
La soglia per intervenire con uno step-test, più che da
considerazioni economiche (rapporto costi-benefici),
è
determinata dal grado di approssimazione delle perdite
stimate.
Per i distretti più piccoli (n. di utenze
300/400) e con portate minime
abbastanza stabili viene preso come
soglia un aumento intorno a 0.5 l/s.
Per i distretti più grandi (n. utenze
1500/2000) si arriva anche a 1.5-2 l/s.
STEP-TEST
Si procede riducendo progressivamente l’estensione del
distretto, tramite la chiusura di valvole e registrando le
corrispondenti riduzioni di portata.
Lo step-test viene eseguito mediante un solo misuratore,
mentre tutti gli altri in ingresso ed uscita dal distretto
restano chiusi per tutta la durata delle prove.
Il tecnico che coordina la squadra che manovra le
valvole, basandosi sui dati e sui grafici di portata
visualizzati tramite un pc portatile collegato al contatore
e avvalendosi delle sequenze di chiusure preelaborate,
riesce in questo modo a localizzare il tratto di rete in cui
è ubicata la perdita e a definirne l’entità.
08/04/2004
01/04/2004
25/03/2004
18/03/2004
11/03/2004
04/03/2004
26/02/2004
19/02/2004
12/02/2004
05/02/2004
29/01/2004
22/01/2004
15/01/2004
08/01/2004
01/01/2004
25/12/2003
18/12/2003
11/12/2003
04/12/2003
27/11/2003
20/11/2003
13/11/2003
06/11/2003
30/10/2003
23/10/2003
16/10/2003
09/10/2003
02/10/2003
25/09/2003
18/09/2003
11/09/2003
04/09/2003
28/08/2003
21/08/2003
14/08/2003
07/08/2003
31/07/2003
24/07/2003
17/07/2003
10/07/2003
03/07/2003
26/06/2003
19/06/2003
12/06/2003
05/06/2003
29/05/2003
22/05/2003
4
3
300
2,5
2
200
1,5
1
100
0,5
0
Volumi m3/giorno
0
03/05/2003
09/05/2003
15/05/2003
Portate minime l/s
5
PORTATA MINIMA E VOLUMI DEL DISTRETTO 055 (S.LORENZO)
500
4,5
400
3,5
indice di perdita in l/p/ora
12
10
8
6
4
2
0
Inferiori a 20 m.c.a
superiori a 30 m.c.a
Nel territorio AIMAG le pressioni variano da un minimo di 18 m.c.a ad un massimo
di 45 m.c.a in funzione delle altezze delle torri e delle stazioni di pompaggio.
I distretti hanno caratteristiche diverse
L’incidenza delle perdite al di sotto della soglia assunta di 0.5 - 1- 1.5 l/s può
essere senz’altro diversa distretto per distretto
Non si è considerata l’incidenza di attività commerciali o artigianali che abbiano
consumi notturni perché queste sono molto ridotte rispetto alle utenze
domestiche e le grosse utenze industriali sono gestite come veri e propri distretti
e dotate di contatore elettromagnetico e relativo data logger.
TABELLA PORTATE MINIME E LIVELLI DI RIFERIMENTO
(relativamente 28 distretti da tempo monitorati)
DISTRETTI
l/s inizio monitoraggio
l/s livello di
riferimento
l/proprietà/ora inizio
monitoraggio
l/proprietà/ora
livello di riferimento
n° proprietà
010
4
3
13.1
9.8
1099
011
5
3.6
13.7
9.9
1313
012
7.1
5.7
12.2
9.8
2103
013
1.7
1.5
6.2
5.5
980
014
4.5
4.2
8.3
7.8
1946
061
4.9
3.9
13.0
10.3
1357
112
0.8
0.6
6.9
5.1
420
016
1.5
1
8.3
5.5
650
092
2
1.8
10.0
9.0
719
093
4
2.1
19.8
10.4
728
015
3.3
2.6
11.6
9.1
1023
111
0.4
0.3
13.1
9.8
110
041
7
3.6
9.8
5.0
2582
042
5
3
13.0
7.8
1383
031
1.5
1.6
7.1
7.6
760
103
0.4
0.4
6.7
6.7
215
021
4.5
3.2
9.9
7.0
1637
101
0.5
0.4
4.3
3.4
422
102
2.7
1
20.6
7.6
472
071
2.5
1.5
12.9
7.7
700
072
0.7
0.5
10.1
7.2
250
022
2.4
2.5
8.5
8.9
1012
INDICI DI PERDITA (DECRETO 99) IN FUNZIONE
DELLA LUNGHEZZA RETE
Analizzando due sistemi acquedottistici con volumi fatturati
equivalenti di oltre 6 milioni di metri cubi/anno, ma con lunghezza
delle reti molto diverse risultano indici di perdita P3 e I3 molto
diversi ed in contrapposizione, che a seconda che tengano conto
della lunghezza della rete attribuiscono risultati migliori all’una o
all’altra area.
Area a bassa densità di
consumi
lunghezza rete distribuzione
Area cittadina
1076
367
Km
446
125
Km
A09 volume immesso in rete
8406580
7917364
m3
A10 volume fatturato
6447980
6407836
m3
I4 indice lineare di consumo netto
6,657
17,569
P3 indice delle perdite in distribuzione
0,219
0,185
I3 indice lineare delle perdite in distribuzione
1,870
3,991
m3/metro
1,211
2,970
m3/metro
lunghezza allacciamenti
I3 indice lineare delle perdite in distribuzione
allacciamenti)
(con
m3/metro
CONSUNTIVO DELLA GESTIONE DEL MONITORAGGIO NELL’AREA
OMOGENEA A BASSO INDICE DI CONSUMO NEL CORSO DI UN DECENNIO
Step - test iniziali e definizione dei livelli di riferimento
Nel territorio considerato sono stati eseguiti 30 step-test iniziali con i quali
sono state individuate 31 fughe occulte.
Caratteristiche delle fughe
 77% su allacciamenti d'utenza prima del contatore,
 23% sulla rete di distribuzione con diametri inferiori a 125 mm.
Le fughe sugli allacciamenti sono state causate per il 40% dalla rottura di
vecchi tubi in ferro e per il 60% dalla fessurazione di tubi di polietilene o PVC
PN6 posati dai privati prima della costituzione del consorzio.
Le fughe sulla rete di distribuzione si sono verificate prevalentemente su tubi
in cemento-amianto o su tubi in PVC non correttamente posati.
RECUPERO DI PERDITA CONSEGUITO CON GLI STEP INIZIALI
Allacciamenti
Rete distribuzione
Totale
l/s
Km
m3/Km/giorno
Ubicazione %
20.2
70
24.9
77
6
444
1.1
23
26.2
514
4.4
100
MANTENIMENTO DEI LIVELLI DI RIFERIMENTO
Recuperi nei distretti presi in considerazione dal 1994 al 2003
l/s
Km
m3/Km/giorno
%
Allacciamenti
96
70
117
86
Rete distribuzione
15
444
2.9
14
Totale
111
514
18.5
100
L’analisi delle due tabelle evidenzia che le fughe occulte si sono manifestate
prevalentemente su derivazioni d’utenza.
Nel secondo periodo (1994-2003) è ulteriormente aumentata l’incidenza di
quelle sugli allacciamenti
PERDITE OCCULTE
%
Allacciamenti
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Rete distribuzione
86
77
23
14
1993
1994-2003
GESTIONE CONGIUNTA DEL SERVIZIO IDRICO
INTEGRATO E FLUSSI DELLE INFORMAZIONI
SEGNALAZIONE DISSERVIZI
RICHIESTE DI INTERVENTO
COMUNICAZIONE
PRESENZA ACQUA
IN FOGNATURA
RICEZIONE
CLASSIFICAZIONE
ASSEGNAZIONE DELLE
SEGNALAZIONI DI DISSERVIZI
REGISTRAZIONE
CARATTERISTICHE
DELLE ROTTURE
RIPARAZIONE FUGHE
PROBLEMI DI PRESSIONE
SEGNALAZIONE DI FUGHE
OCCULTE UBICATE
MONITORAGGIO RETI
GESTIONE DISTRETTI
RICHIESTA VERIFICA
FOGNATURA
REGISTRAZIONE
DATI
STEP TEST E VERIFICHE DI
PRESSIONE
ESERCIZIO
FOGNATURE
ULTERIORI EFFETTI DERIVANTI DALL’INTRODUZIONE
IN AIMAG DEL SISTEMA DI MONITORAGGIO
RETI E COSTI DEL SISTEMA
Individuazione anomalie (strozzature, valvole semichiuse)
precisa individuazione dei potenziamenti necessari
sostituzione di valvole inefficienti
individuazione ed eliminazione di immissioni in rete da parte di
utenti
Il costo medio di realizzazione è stimabile intorno 1 €/metro di rete.
E’ infatti difficile distinguere le attività direttamente indotte
dall’introduzione di questo sistema.
Si può ritenere che al costo citato concorrano percentualmente le
seguenti voci:
25% realizzazione punti di misura permanenti
25% realizzazione modelli
50% attività indotte di manutenzione straordinaria, aggiornamento
cartografia, formazione personale
INDICATORI DI PERDITA E COMPARABILITA’ DEI DATI
DECRETO 99
tiene conto delle caratteristiche fisiche della rete con l’indice
lineare di perdita e l’ indice superficiale delle perdite totali
trascura la pressione d’esercizio e l’influenza della “densità”
degli allacciamenti e della loro lunghezza
essendo basato su bilanci idrici effettua una valutazione del
rendimento idraulico del servizio che tiene conto anche del
fatturato.
PORTATE MINIME NOTTURNE
i sistemi basati sulle portate minime notturne sono più orientati
alle attività di ricerca delle perdite occulte e sono quindi più
direttamente legati ad aspetti operativi
consentono di comparare distretti diversi attraverso il parametro
“Portata minima notturna / n° proprietà “
Indicatori previsti dal decreto 99
influenza della precisione dei contatori sia di quelli di utenza, sia
di quelli installati sulla rete, sugli impianti e sui pozzi
grado di approssimazione dei dati relativi a: volume consumato
dalle utenze e non misurato, volume perso per manutenzione e
lavaggi,
volume perso per disservizi accidentali, volume
sottratto senza autorizzazione, sui quali possono incidere
notevolmente delle stime
volumi fatturati con possibili approssimazioni derivanti da
sfasamenti delle letture contatori che un anno incidono
favorevolmente sugli indici di perdita a discapito dell’anno
successivo, o viceversa
LIMITI, APPROSSIMAZIONI ED ERRORI DI MISURA
INDICATORI BASATI SULLA PORTATA MINIMA NOTTURNA
relativamente agli errori di misura risente unicamente della precisione del
contatore di distretto che può essere considerata quasi ininfluente dato che per
la gestione dei distretti l’indicatore principale è rappresentato dagli incrementi
della portata e non dal valore effettivo della stessa
ha un “valore caratteristico” per ogni distretto e per ogni distretto si assume in
pratica come valore ottimale o valore di riferimento la portata minima che si è
riusciti a raggiungere con ricerche perdite tramite step test ed altri sistemi già
esposti
questi valori di riferimento, anche riparametrati (cioè suddivisi per il numero di
proprietà), risultano essere in ogni caso diversi distretto per distretto
anche la portata minima notturna, ai fini della comparabilità di distretti o sistemi
diversi non tiene conto dell’influenza della pressione di esercizio e della
lunghezza di rete e allacciamenti
usando il rapporto portata minima notturna / n° proprietà si tiene conto
dell’incidenza degli allacciamenti
Considerare un singolo indicatore è fuorviante. Per comparare l’efficienza delle reti
è importante considerare anche la lunghezza e la densità degli allacciamenti e la
pressione di esercizio
Distribuzione media delle fughe totali riparate negli ultimi tre anni nella rete AIMAG
% fughe su rete
% fughe su allacciamenti
33%
67%
Guasto Presa
Guasto Staffa
Fessura
Guasto Giunto
Corrosione
11%
5%
77%
1%
6%
CONDIZIONI DI POSA RISCONTRATE IN OCCASIONE DELLE RIPARAZIONI
Sabbia
Presenza di
sassi/rottami
Terreno
naturale
20%
13%
67%
INDICATORE “INFRASTRUCTURE LEAKAGE INDEX” PROPOSTO
DALL’INTERNATIONAL WATER ASSOCIATION
Technical Indicator for Real Losses (TIRL)
TIRL 
Annual _ Volume _ of _ Re al _ Losses
NC N p
(litri/connessioni/giorni rete in pressione)
NC numero di connessioni
Np numero di giorni durante l’anno in cui la rete di distribuzione è in pressione
Unavoidable Average Real Losses (UARL)
Lm lunghezza della rete in Km,
NC numero di connessioni,
Lp della lunghezza totale degli allacci compresi dalla condotta fino al contatore
espressa in Km
p(m) pressione media che si ha quando la rete è in pressione:
Lp 
 L
p
UARL   A m  B  C
N C 
 NC
(litri/connessioni/giorni rete in pressione);
coefficienti A = 18, B= 0,8, C= 25,
(Lambert,1999)
Infrastructure Leakage Index (ILI)
ILI 
TIRL
UARL
INDICATORE “INFRASTRUCTURE LEAKAGE INDEX” PROPOSTO
DALL’INTERNATIONAL WATER ASSOCIATION
ILI
Area a bassa densità di
consumo
Area cittadina
4,05
9,31
I valori assoluti che si ottengono sono legati ai valori assegnati
ai parametri A, B, C e:
 alla semplificazione adottata prendendo come numero delle
“connection” quello relativo agli allacciamenti
 alla semplificazione di trascurare l’errore dei contatori di
utenza
 alla semplificazione di non considerare la lunghezza delle
reti antincendio
Questo porta ad una sovrastima degli indici ILI.
Al di là quindi dei valori ottenuti (che per quanto riguarda l’area cittadina
non sono da considerarsi come valore di riferimento in quanto il
sistema di monitoraggio non è ancora stato esteso a tutta l’area stessa)
si può confrontare il loro rapporto con quello degli altri indicatori
tenendo conto che le realtà Aimag considerate hanno entrambe reti
interamente in pianura e per le quali la pressione media impiegata per
il calcolo di UARL è pressoché identica ovvero intorno a 26.00.
Area a bassa densità di
consumi
ILI Infrastructure Leakage Index
Area cittadina
4,05
9,31
P3 indice delle perdite in distribuzione
0,219
0,185
I3 indice lineare delle perdite in distribuzione
1,870
3,991
m3/metro
I3 indice lineare delle perdite in distribuzione (con allacciamenti)
1,211
2,970
m3/metro
I valori degli indici ottenuti tenendo conto delle caratteristiche della rete,
confermano la necessità di ultimare il sistema anche nella zona cittadina per
abbassare gli indici di perdita e forniscono un riferimento importante per la
destinazione di risorse in rinnovi di rete e allacciamenti.
APPLICAZIONE:
nel caso si intenda fare una valutazione dell’indice di perdita tramite la
portata minima notturna e, se necessario, ricercare le perdite tramite
step test in aree non suddivise in distretti permanenti
nel caso si intenda fare una valutazione dell’indice di perdita tramite la
portata minima notturna e, se necessario, ricercare le perdite tramite
step test in aree nelle quali la suddivisione in distretti permanenti
comporterebbe abbassamenti eccessivi della pressione di esercizio
IMPIEGO DI:
indicatori e relativi valori di riferimento tratti dalle esperienze fatte con
distretti permanenti
contatori portatili (a ultrasuoni, o quadrine a inserzione)