CONVEGNO ACQUA CHIARA
ASTI, 17-18 OTTOBRE, 2005
La gestione efficiente dei sistemi idrici
secondo l’approccio dell’IWA
(International Water Association)
Marco Fantozzi, Studio Fantozzi
Membro ‘Water Loss Task Force’ IWA
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Soluzioni Innovative per
Migliorare le Performance
dell’Industria dell’Acqua
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Il Controllo delle Perdite:
Una Necessità !
Il Controllo delle Perdite Idriche è diventato di grande
interesse a livello internazionale per la necessità di uno
Sviluppo caratterizzato da:
•
sostenibilità
•
efficienza economica
•
protezione dell’ambiente
Reperire Nuove Risorse Idriche è diventato progressivamente
sempre più difficile e costoso
La maggior parte dei Gestori può ridurre i Costi Operativi
investendo nelle tecnologie di Controllo delle Perdite
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Obiettivi & Iniziative
dell’Unione Europea
• Il Programma di Ricerca dell’Unione Europea 1998
– 2002 sancisce che:
– le tubazioni, un tempo considerate indistruttibili, di fatto
perdono in modo allarmante
• La Key Action 1 ”Gestione Sostenibile e Qualità
dell’Acqua” del 5° Programma Quadro della
Commissione Europea sancisce il bisogno di:
– strategie, tecnologie e pratiche di gestione ottimali, che
includano strumenti economici, per la gestione
sostenibile dei sistemi urbani di distribuzione
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Obiettivi & Iniziative
negli USA
• Il Piano Strategico 2003 del “Water Loss
Control Committee” dell’A.W.W.A. sancisce:
– Una “chiamata alle armi” perché si cominci a gestire l’acqua
dispersa a livelli economici, con lo stesso impegno che
AWWA ha messo nel promuovere la salubrità dell’acqua
nel mondo
– Risvegliare l’Industria dell’Acqua nel Nord America
sull’impatto, spesso sottovalutato e fondamentalmente
incompreso, della grande quantità di acqua dispersa e non
contabilizzata dai Gestori di reti idriche
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Dati Internazionali
Figure 7:Non
Unaccounted
for(%)
Water (%)
Revenue Water
40
35
Developed
Developing
70
%
25
50
%
# of utilities
30
20
15
10
5
FANTOZZI

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80
%
60
%
40
%
30
%
World Bank 2004
20
%
10
%
0%
0
Percent NRW
Percent
UfW
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Stato delle perdite in Italia
e Decreto 99/97
• In Italia, l’acqua non fatturata NRW (non
revenue water) varia tra il 15-60% del
totale immesso in rete, con una media pari
al 42% (ISTAT 2003).
• In Italia la maggior parte delle Water
Utilities ripara solo le perdite “segnalate”
e non applica la gestione della pressione
ed il controllo attivo delle perdite, tranne in
caso di risposta di emergenza durante
periodi di siccità.
• Come primo passo per misurare e ridurre
le perdite le Utilities Italiane devono
calcolare il bilancio idrico per ognuno dei
loro sistemi secondo il Decreto n° 99/97.
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Il Bilancio Idrico secondo il Decreto 99/97
• Consiste di 3 sistemi:
– Trasporto (adduzione primaria)
– Trasporto (adduzione secondaria)
– Distribuzione
Produzione
A02s
Fonte: Linee Guida della Regione Emilia Romagna
Trasporto (adduzione secondaria)
Disinfezione
Trattamento
A06
A08s
A05
A02p
Trasporto
(adduzione primaria)
A07p
A08p
A03s
A07s
Compenso
A04
A13
A09
Distribuzione
A12
A03p
A15
A16
A14
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A11
A10
Utenze
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Il Bilancio Idrico secondo il Decreto 99/97
• Definisce una terminologia ed un metodo standard per il
calcolo del bilancio idrico in Italia
• Separa i calcoli per ‘acqua grezza’ e ‘acqua trattata’
• Raccomanda di misurare I consumi dei clienti il più vicino
possibile alla rete, al limite di proprietà
• Raccomanda la misura per distretti e la riduzione della
pressione in eccesso
• Raccomanda l’installazione permanente di misure di
pressione
• Definisce alcuni performance indicators ‘pre IWA’, quali:
– Indice lineare delle perdite totali (basato sulla lunghezza in km)
– Indice delle perdite in distribuzione (%)
• Ma come può l’Italia beneficiare dei progressi fatti nella
gestione delle perdite negli ultimi 10 anni a livello
internazionale?
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IWA - Water Loss Task Force
• 80 partecipanti, in 35 paesi dei 5
continenti
• Produzione di una serie di Articoli dal
titolo “Practical Approach” su Water
21 (Journal IWA)
• Gestisce workshop internazionali
sulle “best practices” per la gestione
delle Perdite
• WLTF: Teams su Ricerca Perdite,
DMA, PM, PI, Perdite Reali &
Apparenti, & Pubblicazioni
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Strategia di Riduzione delle
Perdite: Che fare?
• Step 1: Determinare il Volume di Acqua dispersa:
– Usare la terminologia e il sistema di calcolo del Bilancio
Idrico ‘migliori’, con limiti di confidenza del 95%
• Step 2: Identificare ‘come stiamo operando’:
– Usando i “performance indicators” più significativi
• Step 3: Analizzare i dati e sviluppare la propria strategia
– Usando i migliori concetti e software disponibili
• Step 4: Definire obiettivi, prendersi l’impegno, iniziare,
imparare dal proprio lavoro
• L’uso di software specifico può accelerare i progressi!
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Il Bilancio Idrico Standard IWA
- Step-by-Step Consumi
Autorizzati
Volume
Consumi
Autorizzati
Fatturati
Consumi
Autorizzati
Non Fatturati
Perdite
Apparenti
Immesso
in Rete
System
Input
Volume
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Perdite
Idriche
Consumo Fatturato Misurato
Consumo Fatturato Non Misurato
Consumo Non Fatturato Misurato
Consumo Non Fatturato Non Misurato
Consumo Non Autorizzato
Imprecisione dei Contatori Clienti
Perdite nella Rete di Trasporto
e di Distribuzione
Perdite
Reali
Revenue
Water
Acqua
Non
Fatturata
Non
Perdite e Sfiori dai Serbatoi
Revenue
Perdite dalle Prese d’Utenza
fino al Contatore
Water
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Il Bilancio Idrico IWA
• Nazioni ed organizzazioni che ora usano (o raccomandano)
il Bilancio Idrico IWA sono i seguenti:
–
–
–
–
–
–
–
Germania (DVGW)
Malta
Sud Africa (Water Research Commission)
Australia (Water Services Association)
Nuova Zelanda (New Zealand Water and Waste Association)
Canada (Canadian Federation of Municipalities)
USA (American Water Works Association)
• Versioni del Bilancio Idrico IWA sono ora disponibili in
lingua italiana con il software Fastcalc, con il limiti di
confidenza del 95%
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Crescita Naturale delle Perdite Reali
Volume
Annuo delle
Perdite Reali
CARL
Anno 1
Anno 2
Anno 3
Anno 4
Anno 5
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I 4 modi per
gestire le
Perdite
Reali
“Il livello di perdita oltre il
Pressure
Gestione
Management
della
Pressione
quale il costo di una ulteriore
riduzione è superiore al
valore dell’acqua recuperata”
Livello Economico Perdite Reali
Unavoidable
Annual Real
Losses
Velocità
Activee
Qualità
delle
Leakage
Riparazioni
Control
Speed
and
Controllo
quality
Attivo delle
of Perdite
repairs
Perdite Reali Potenzialmente
Recuperabili
Current Annual Real Losses
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Pipeline and
PipeAssets
Materials
Management:
Management
:selection,
Selection,
installation,
Installation,
maintenance,
Maintenance
, renewal,
Renewal,
replacement
Replacement
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Il Tempo fa la Differenza nel
Active
Velocità
e
Leakage
Qualità
delle
Control
Riparazioni
m3 / giorno
m3 / giorno
m3 / giorno
volume annuo delle perdite reali!
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75
1.1 Giorni
Pronto Intervento
Rotture
segnalate su
condotte 82.5 m3
Manutenzione
16 Giorni
25
Rotture
segnalate su
prese 400 m3
A L R
Controllo Attivo delle Perdite
182.5 Giorni
25
A
Perdite Occulte
su prese
> 4500 m3
L R
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Le Perdite ‘Segnalate’ sulla rete
rappresentano meno del 10% del volume
delle perdite reali annue nella maggior
parte dei sistemi idrici ben gestiti!
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Quindi, la necessità di un approccio pratico ATTIVO alla
Gestione delle Perdite Idriche
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Gestione della Pressione
Pressure
Gestione
Management
della
Pressione
Requisiti Locali
•
•
Decreto 8 Gennaio 1997 (n° 99/97) richiede misure regolari di portata e
pressione in rete
Ciò riconosce l’importanza della pressione, ma non suggerisce quanto
influenza le perdite, le frequenze delle nuove perdite o i performance
indicators
Il volume di acqua dispersa varia al variare della pressione
BASSA PRESSIONE
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ALTA PRESSIONE
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Relazione Pressione Perdite
Pressure
Gestione
Management
della
Pressione
Studi internazionali hanno definito la relazione tra la
variazione della pressione e la variazone delle perdite
• L’approccio FAVAD fornisce la chiave interpretativa dei diversi risultati
ottenibili. La Perdita ‘L’ varia con PN1
L1/L0 = (P1/P0)N1
R atio o f L eakag e R ates L 1 /L o
1.40
1.20
1.00
Perdite su tubi
metallici
N1=0.5
Media per
grandi reti
N1 = 1
N 1 = 0.50
0.80
N 1 = 1.00
N 1 = 1.15
Tubo metallico
N 1 = 1.50
0.60
N 1 = 2.50
0.40
0.20
0.00
Perdite di fondo &
su tubi plastici N1
= 1.5
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20
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R a tio o f P re s s u re s P 1 /P o
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Tubo plastico
Controllo Attivo delle Perdite
Speed and
Controllo
quality
Attivo
delle
of
repairs
Perdite ALC
Creazione Distretti (DMA)
Distretti
District Metered Areas (DMA)
B
C
A
M
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Misuratore
Rete
Confine del DMA
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Controllo Attivo delle Perdite
Speed and
Controllo
quality
Attivo
delle
of
repairs
Perdite ALC
Monitoraggio rete
140
Pressione Media
della Zona
80
120
70
Portata in Ingresso
100
60
80
50
40
Uso dei Clienti
60
30
40
Uso Notturno dei Clienti
20
Flusso
Minimo
Notturno
10
Portata in Ingresso mc/ora
Pressione Media della Zona (metri)
90
20
Perdita Notturna sulla rete e
sull'impianto dei Clienti
0
0
00
to
01
01
to
02
02
to
03
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03
to
04
04
to
05
05
to
06
06
to
07
07
to
08
08
to
09
09
to
10
10
to
11
11
to
12
12
to
13
13
to
14
14
to
15
Tempo Ore (24 ore)
15
to
16
16
to
17
17
to
18
18
to
19
19
to
20
20
to
21
21
to
22
22
to
23
23
to
24
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Controllo Attivo delle Perdite
Speed and
Controllo
quality
Attivo
delle
of
repairs
Perdite ALC
Ricerca e localizzazione perdite
Cercatubi
Geofono
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TECNOLOGIA
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SEMPLICE
Correlatore
Misuratori di Portata
Noise loggers
Data logger
Sahara
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TECNOLOGIA
AVANZATA
Il Livello Economico del
Controllo Attivo delle Perdite
• La ricerca delle perdite occulte (non segnalate)!
– Non è una pratica adottata in molti paesi
– Ma quasi tutti i sistemi idrici hanno delle perdite occulte!
– Tutti i Gestori dovrebbero avere una politica di intervento economico
• Ogni quanto dovrei controllare il mio sistema idrico?
• Le Frequenze di intervento applicate o raccomandate sono:
– In UK, per piccoli settori con misura della portata notturna: variano tra 2
volte all’anno e 1 volta ogni 3 anni
– In Germania: variano tra 1 volte all’anno e 1 volta ogni 6 anni, in
funzione del livello di perdita
– In Nord America: la raccomandazione AWWA M36 prevede il controllo
attivo delle perdite 1 volta ogni 4 anni
– In Italia (D.M. 99/97): attività da eseguire ma frequenza non definita
• Ma, come possiamo stabilire la frequenza economica di intervento
per uno specifico sistema idrico o sottosistema?
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Intervento Economico Semplificato
• Fino a poco fa venivano usati metodi complicati per
calcolare la frequenza economica di intervento
• Membri Inglesi & Italiani della IWA Water Losses Task
Force hanno recentemente sviluppato un semplice
approccio pratico
– velocemente applicabile a sistemi e sotto-sistemi di ogni
dimensione
– usando limitati dati prontamente disponibili (o stimabili)
– assumendo una politica base di controllo regolare delle perdite
• Servono solo 3 parametri chiave
– Costo di Intervento (CI) per localizzare le perdite occulte
– Costo marginale dell’acqua (MaC) o costo variabile
– Tasso di crescita delle perdite occulte S (litri/presa/giorno/anno)
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CASO n° 1 - Acquedotto di Pavone Mella (BS)
km di rete = 6
numero di prese = 900
pressione media di esercizio = 30 m
Misure occasionali di portata con
strumenti ad inserzione e No storia di
controllo attivo perdite
3
CI/MaC = Costo Intervento Ricerca Perdite (Euro/presa)/ Costo Marginale dell'acqua (Euro/m )
Periodo Economico tra successivi Interventi
Te (mesi)
Costo di Intervento CI
= € 4000 /900 = € 4.44 per presa
Costo Marginale dell’acqua MaC
= 0.11 €/m3
Rapporto CI/MaC = 4.44/0.11
= 40 m3/presa
Tasso di crescita stimato S
= 89 l/presa/giorno/anno
96
90
84
78
72
66
60
54
48
42
36
30
24
18
12
6
0
CI/MaC=100 m3/presa
CI/MaC=50 m3/presa
CI/MaC=20 m3/presa
CI/MaC=10 m3/presa
CI/MaC=5 m3/presa
CI/MaC=2 m3/presa
0
5
10
15
20
25
30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Tasso di crescita delle perdite occulte (S)
(litri/presa/giorno, per anno)
80
85
90
95 100
E’ economico fare Controllo Attivo delle Perdite ogni 18 mesi
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Riabilitazione
•
Specifiche dei Materiali &
Standard di Progettazione
•
Criteri di Sostituzione delle
Condotte
•
Info sul Deterioramento delle
Condotte & Perdite di Fondo
•
Standard & Misure di Esercizio
e Manutenzione
•
Indicatori di Performance del
Sistema: ILI ( Sistema) & ICF
(Distretto)
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Gestione di
Pipe
Tubi eMaterials
Assets:
Management:
Selezione,
selection,
Installazione,
installation,
Manutenzione,
maintenance,
Rinnovo,
renewal,
Sostituzione
replacement
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Il Bilancio Idrico Standard IWA
- Step-by-Step Consumi
Autorizzati
Volume
Consumi
Autorizzati
Fatturati
Consumi
Autorizzati
Non Fatturati
Perdite
Apparenti
Immesso
in Rete
System
Input
Volume
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Perdite
Idriche
Consumo Fatturato Misurato
Consumo Fatturato Non Misurato
Consumo Non Fatturato Misurato
Consumo Non Fatturato Non Misurato
Consumo Non Autorizzato
Imprecisione dei Contatori
Errori di gestione dei dati
Perdite nella Rete di Trasporto
e di Distribuzione
Perdite
Reali
Revenue
Water
Acqua
Non
Fatturata
Non
Perdite e Sfiori dai Serbatoi
Revenue
Perdite dalle Prese d’Utenza
fino al Contatore
Water
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Esempio di Analisi BABE
delle componenti di Perdita
Volume
m3 x 103
% del Volume
immesso in
rete
Costo
Euro/m3
Valore
Euro x 103
ACQUA NON
FATTURATA
8950
25,6
O,12
1049,3
PERDITE
8513
24,3
0,12
1027,5
87
0,2
0,5
43,7
Sottoregistrazione
dei Contatori
1250
3,6
0,5
625
PERDITE
APPARENTI
1337
3,8
0,5
668,7
PERDITE REALI
7175
20,5
0,05
358,8
Consumi non
autorizzati
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Valutazioni sull’esempio di Analisi Babe
•
Nel caso in oggetto:
•
le Perdite Apparenti (o Commerciali) pur
essendo percentualmente significativamente
minori delle Perdite Reali hanno un valore
economico circa doppio delle Perdite Reali
•
in particolare la riduzione della sotto
registrazione dei contatori rappresenta la
priorità economica di intervento
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Gestione delle
Perdite Apparenti
Errori di
Precisione
dei Contatori
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Perdite Apparenti CAAL
Errori di
Trasferimento
dei dati tra
i Contatori
e gli Archivi
Prelievi
Non Autorizzati
e Furti
Le Perdite variano a seconda
dell’entità dell’impegno
messo in atto per le diverse
componenti
I 4 Metodi per la
Gestione delle Perdite
Apparenti secondo
l’Approccio IWA
Errori di Analisi
dei Dati usati per
la Fatturazione e
il Bilancio Idrico
I Gestori dovrebbero cercare
di Raggiungere e Mantenere
le Perdite al Livello
Economico di Perdita ILMSS Ltd.
Gestione delle
Perdite Apparenti
Errori di
Precisione
dei Contatori
Prelievi
Non Autorizzati
e Furti
Perdite Apparenti
Fisiologiche
Errori di Analisi
dei Dati usati per
la Fatturazione e
il Bilancio Idrico
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Errori di
Trasferimento
dei dati tra
i Contatori
e gli Archivi
Perdite Apparenti CAAL
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Gestione delle
Perdite Apparenti
Livello
Economico
Prelievi
Non Autorizzati
e Furti
Errori di
Precisione
dei Contatori
Perdite Apparenti
Recuperabili
Perdite Apparenti
Fisiologiche UAAL
Perdite Apparenti CAAL
Errori di
Trasferimento
dei dati tra
i Contatori
e gli Archivi
Errori di Analisi
dei Dati usati per
la Fatturazione e
il Bilancio Idrico
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Errori di Precisione dei Contatori
Flow Meter Test Results - ISO 4064-1
6
4
Upper
Lower
New
Test Results
qmin
qt
qp
qs
2
Error Band
I contatori possono risultare imprecisi per
diversi motivi:
– Portate eccessive o acque abrasive
– Installazione errata o mancanza di
manutenzione
– Errato dimensionamento o tipologia
del contatore
0
0.001
0.01
0.1
1
10
-2
-4
-6
Flow (x*N)
• Adeguate Procedure di Selezione,
Dimensionamento, Test,
Installazione e Sostituzione dei
contatori possono risolvere
questo tipo di errori
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Errori di Trasferimento Dati
In molte situazioni i dati possono essere registrati
correttamente ma trasferiti erroneamente a causa di:
– Problemi di scala di misura
– Azzeramenti
– Errori di lettura
– Errori nella gestione delle letture
Adeguate Procedure di Controllo, Ispezione,
Tracciato Dati e di Validazione delle letture
possono risolvere molti di questi problemi
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Errori di Analisi dei Dati
Errori possono essere fatti anche
una volta che i dati sono arrivati al
Gestore
Adeguate Procedure di Gestione
degli Archivi, Routine di Controllo
e Adeguato Addestramento degli
Operatori possono risolvere molti
di questi problemi
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Furti e Consumi Illegali
Possono esistere situazioni per le quali un cliente:
– Non risulta nel Sistema Clienti
– Ha eseguito un by-pass
– Ha manomesso il contatore
– Utilizza impropriamente la rete anti
incendio (pulizia, riempimento serbatoi ecc.)
Adeguate Procedure di Ispezione,
Controllo di pressioni e portate,
Misure prepagate e Azioni Legali
possono risolvere molti problemi
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Conclusioni
• Capire le perdite Reali e Commerciali e
quantificarle
• Agire sulle 4 componenti della Metodologia
che consentono di ottenere più velocemente
il maggior ritorno economico
• Non assumere che risultati ottenuti altrove
possano essere applicati ciecamente alla
propria situazione
• Guardare all’aspetto economico –
normalmente la riduzione delle perdite
apparenti ha tempi di ritorno molto brevi
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Grazie per l’attenzione!
Contattatemi se desiderate ulteriori informazioni
sui metodi e i software per l’applicazione del
Metodo IWA
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