Utilis Italian Innovation Summit – Future of leak detection: 10 Maggio, Treviso

1. 10 Maggio 2019 • Treviso • Museo di Santa Caterina
UTILIS ITALIAN INNOVATION SUMMIT
Future of leak detection today
APPROCCIO MULTIDISCIPLINARE AL
CONTENIMENTO DELLE PERDITE IDRICHE
Paolo Salandin
Università degli Studi di Padova

2. QUANTA ACQUA CONSUMIAMO ?
USI DELL‘ACQUA
civile potabile
cucina, pulizia personale, lavaggi,
fontane, piscine;
domestico non potabile
vasi igienici, irrigazione giardini,
condizionamento edifici civili;
agricolo
uso irriguo, zootecnico ed
ittiogenico;
produttivo (industriale)
acque di processo utilizzate per
la produzione, per il raffredda-
mento delle centrali o dei
macchinari in genere;
altro
lavaggio delle strade, innaffia-
mento verde pubblico e impianti
sportivi, impianti antincendio,
ecc.
CONSUMO GLOBALE DI ACQUA (km3/anno)

3. LA DOTAZIONE
Il quantitativo medio annuo di acqua assegnato a ciascun abitante
espresso in litri / (giornoabitante) [l/(gab.)]
E’ somma dei consumi privati + usi diversi + perdite (!!!)
Città Abitanti
1990
Consumi specifici netti (l/g·ab)
1951 1960 1970 1975 1980 1985 1990
Roma 2.791.354 340 358 373 405 393 411 420
Milano 1.471.800 405 508 526 511 475 539 523
Torino 991.870 245 270 330 380 368 417 380
Napoli 1.206.013 128 175 231 245 255 340 220
Genova 701.032 249 288 340 391 411 433 430
Bologna 822.922 124 187 221 250 265 248 240
Trieste 261.839 229 258 370 446 488 514 479
La media europea è
350 l/(gab.) c.a.
In USA e CANADA è
700 l/(gab.)
Quantitativo minimo per la sopravvivenza
20 l/(gab.)

4. ABBIAMO ACQUA A SUFFICIENZA?

5. DISPONIBILITA’ E CONSUMI IDRICI IN ITALIA (MEDIA ANNUA)
Consumo potabile (60∙106 ab∙400 l/d∙ab) ~9∙109 m3
Uso irriguo (4∙106 ha∙0,6 l/s∙ha∙100d) 20∙109 m3
Consumo industriale (escluso idroelettrico) 5∙109 m3
Totale consumi 35∙109 m3
I consumi rappresentano il 12% della produzione meteorica ossia il 25%
circa del defluito (Cd=0.5). I volumi utilizzati non sono tutti consumati.
Produzione meteorica (300.000 km2∙1 m) 300∙109 m3
(Da Deppo e Salandin, 2013)

6. LE PERDITE NELLE RETI DI DISTRIBUZIONE
Bilancio Idrico Annuale (IWA, 2000)
Volume
totale
immesso
in rete
Consumi
autorizzati
Consumi
autorizzati
e fatturati
Consumi misurati e fatturati
Acqua
contabilizzata
Consumi non misurati e non
fatturati
Consumi
autorizzati e
non fatturati
Consumi misurati e non
fatturati
Acqua non
contabilizzata
Consumi non misurati e non
fatturati
Perdite
idriche
Perdite
apparenti
Consumi non autorizzati
Errori nella misura
Perdite reali
Perdite nell’adduzione e/o
nella distribuzione
Perdite e sfiori nei serbatoi
Perdite nelle connessioni
all’utenza
Le perdite secondo il D.M.LL.PP. n. 99 del 8.01.97
- Volume perso per disservizi (scarichi di troppo pieno, …);
- Volume sottratto illegalmente;
- Volume perso nella distribuzione (condotte, serbatoi, …);
- Volume non contabilizzato (errori di misura).

7. QUALCHE NUMERO …
Comuni Veneti dal 2006 al 2011

8. Riconoscere le perdite (water audit)

9. LA MISURA E I DISTRETTI
IL TRIANGOLO DEL FUOCO
operadipresa
trasportoprimario
trattamenti
adduzione
serbatoi
distribuzione
acquagrezzaentra
acquagrezzaesce
acquaestratta
acquatrattata
acquaprodotta
acquatrattata
entra
acquatrattata
esce
acquaaddotta
acquafornita
acquadistribuita
misuratore
distrettua-
lizzazione
consumitecnicidi
acquagrezzaeperdite
consumitecnicinei
trattamentoeperdite
consumitecnicinell’
adduzioneeperdite
consumitecnicinei
serbatoieperdite
consumitecnici,delle
utenzeeperdite
(IWA Blue Pages, 2000)
… distribuzioneproduzione …
limiti nelle tecniche basate sulla sola distrettualizzazione fisica (Multikanga et al., 2013)

10. DISTRETTI E SETTORI
B
A
C
Misuratore Confine DistrettoReteM
distretti di distribuzione: le porzioni di rete di distribuzione di un
acquedotto per le quali sia installato un sistema fisso di misura volumetrica
per l’acqua in entrata e in uscita (D.M.LL.PP. n. 99 del 8.01.97)
settori di acquedotto: parti di rete caratterizzate dalla possibilità di
essere intercettate e isolate dal sistema generale, così da poter eseguire
misurazioni occasionali di portata in ingresso e in uscita.
Esistono dimensioni ‘suggerite’ per
i distretti:
piccoli: < 1000 utenze;
medi: 1000 - 3000 utenze;
grandi: 3000 - 5000 utenze.
Per distretti > 3000 utenze, è
difficile distinguere le piccole
perdite d’acqua dal consumo
notturno, solitamente signifi-
cativo per tali dimensioni.
? distretti fisici o settori virtuali ?

11. LOCALIZZARE LE PERDITE
TECNICHE SONICHE
semplici …
… e con uso di correlatori
GASTRACCIANTI
95%azotoe5%idrogeno

12. ENSEMBLE
SMOOTHER
Assimilazione
MCGen.
Xf
t0 t1 misure t2misure tN misure
Xa
ENSEMBLE
KalmanFilter
Assimilazione
MCGen.
Xf
t0 t1 misure t2misure tN misure
Xa
Xf
Assimilazione
Xa
…
EPANET
EPANET
EPANET
RIDURRE L’INCERTEZZA CON MODELLI E ASSIMILAZIONE DATI
La struttura ricorsiva
permette di gestire ef-
ficacemente le non li-
nearità del problema
Necessita di misure
continue nel tempo
C’è il rischio del de-
grado del filtro

13. SONO EFFICIENTI LE MISURE DI PRESSIONE?
1 l/s 1 l/s
1 l/s
1 l/s 1 l/s
1 l/s
29.17 m
28.66 m
29.17 m
29.07 m
2 l/s
2 l/s
29.50 m
29.09 m
29.50 m
29.26 m
1.4%ΔH
57%ΔQ


0.6%ΔH
23%ΔQ


Caso 1
Caso 2
Caso 3
Caso 4
1 l/s 1 l/s
1 l/s
1 l/s 1 l/s
1 l/s
2 l/s
2 l/s
Misure nodali di pressione
consumi perdite portate totali

14. CASTELCUCCO (TV)
 2200 abitanti
 9 km2
 200 m s.m.m.
Venice
Venice
Padua
Castelcucco
UN CASO REALE
(un piccolo comune dell’alto trevigiano)
(Ruzza & Salandin, 2015)

15.  sviluppo rete: 40 km
 446 nodi e 452 condotte
 diametri: 25 -100 mm
 materiali: PEAD e altro
 sorgente Muson: 45 l/s
 un sollevamento
 6 serbatoi attivi
 richiesta: 5.5 l/s
 perdite: 13 l/s
GENERALITÀ SULLA RETE

16. 1000 m1000 m 0 m
N
Mean (ABS (Cross Corr) )
for each network node
UNA SERIE ORDINATA DI POSIZIONI DI MISURA …
da analisi di sensibilità della rete (Darvini & Salandin, H2O 2010)

17. … E LE SCELTE (MIGLIORI) FATTE

18. METODI USATI
 District metering
 Water audit
IL RISULTATO DELLA DISTRETTUALIZZAZIONE

19. IL RISULTATO DEL MODELLO

20. QUALI VANTAGGI ASSIMILANDO ALTRE MISURE?

21. CONSIDERAZIONI GENERALI
la possibilità di assimilazione di misure distribuite quali quelle ottenibili
da immagini satellitari, combinate ad informazioni ‘classiche’
(piezometrica e portata), apre interessanti prospettive nella gestione
delle perdite nei sistemi di distribuzione
le tecniche di distrettualizzazione presentano limiti superiori e inferiori
alle dimensioni dei distretti, limiti legati all’efficacia delle tecniche di
bilancio da un lato e dall’altro ai costi della strumentazione diffusa
l’utilizzo di tecniche basate sull’accoppiamento di modelli di assimilazio-
ne dati e di simulazione della rete, può essere uno strumento efficace
per individuare le condotte che, con maggior probabilità, sono interes-
sate da perdite con risultati legati a disponibilità e qualità dei dati

22. UTILIS ITALIAN INNOVATION SUMMIT • Future of leak detection today • Treviso, 10 Maggio 2019
… TALVOLTA LA ‘RICERCA’
PERDITE NON SERVE …
GRAZIE PER L’ATTENZIONE