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ILMSS Ltd.FANTOZZI
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La gestione efficiente dei sistemi idrici secondo l’approccio dell’IWA
(International Water Association)
Marco Fantozzi, Studio Fantozzi Membro ‘Water Loss Task Force’ IWA
marco.fantozzi@email.it
CONVEGNO ACQUA CHIARA
ASTI, 17-18 OTTOBRE, 2005
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: Unaccounted for Water (%)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Percent UfW
# o
f u
tiliti
es
Developed Developing
World Bank 2004
Non Revenue Water (%)
Percent NRW
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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
Trasporto(adduzione primaria)
Distribuzione
Trasporto (adduzione secondaria)
Compenso
Disinfezione
Trattamento
Utenze
A04
A05
A02sA03s
A08s
A07s
A09
A06
A12
A13
A10A11
A15
A02p
A14
A16
A03pA07p A08p
Fonte: Linee Guida della Regione Emilia Romagna
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• 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?
Il Bilancio Idrico secondo il Decreto 99/97
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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 -
VolumeVolume
ImmessoImmesso
in Retein Rete
SystemSystem
InputInput
VolumeVolume
Consumi Consumi
AutorizzatiAutorizzati
RevenueRevenueWaterWater
Acqua Acqua NonNon
FatturataFatturata
NonNon
Revenue Revenue
WaterWater
Consumi Consumi AutorizzatiAutorizzatiFatturati Fatturati
ConsumiConsumi Autorizzati Autorizzati Non FatturatiNon Fatturati
PerditePerditeApparentiApparenti
Perdite Perdite RealiReali
Perdite Perdite IdricheIdriche
Consumo Fatturato MisuratoConsumo Fatturato Misurato
Consumo Non Fatturato Non MisuratoConsumo Non Fatturato Non Misurato
Consumo Non AutorizzatoConsumo Non Autorizzato
Imprecisione dei Contatori ClientiImprecisione dei Contatori Clienti
Perdite nella Rete di TrasportoPerdite nella Rete di Trasportoe di Distribuzionee di Distribuzione
Consumo Fatturato Non MisuratoConsumo Fatturato Non Misurato
Consumo Non Fatturato MisuratoConsumo Non Fatturato Misurato
Perdite dalle Prese d’Utenza Perdite dalle Prese d’Utenza fino al Contatorefino al Contatore
Perdite e Sfiori dai SerbatoiPerdite e Sfiori dai Serbatoi
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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
Anno 5
Anno 4
Anno 3
Anno 2
Anno 1
Volume Annuo delle Perdite Reali
CARL
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Current Annual Real Losses
Perdite Reali Potenzialmente Recuperabili
Livello Economico Perdite Reali
Unavoidable Annual Real
Losses
Pressure M anagem ent
Gestione della
Pressione
Active LeakageControl
Velocità e Qualità delle Riparazioni
Speed and quality
of repairs
Controllo Attivo delle
Perdite
Pipe M aterials M anagem ent:
selection,installation,
m aintenance,renew al,
replacem ent
Pipeline and Assets
Management: Selection, Installation, Maintenance
, Renewal, Replacement
I 4 modi per gestire le Perdite Reali
“Il livello di perdita oltre il quale il costo di una ulteriore riduzione è superiore al valore dell’acqua recuperata”
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m3
/ gio
rno 75
Rotture segnalate su
condotte 82.5 m3
1.1 Giorni
Lm3
/ gio
rno Perdite Occulte
su prese > 4500 m3
25182.5 Giorni
RA
m3
/ gio
rno
16 Giorni
Rotture segnalate su prese 400 m3
25
RLA
Il Tempo fa la Differenza nel
volume annuo delle perdite reali!
Pronto Intervento
Manutenzione
Controllo Attivo delle Perdite
Active LeakageControl
Velocità e Qualità delle Riparazioni
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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!
Quindi, la necessità di un approccio pratico ATTIVO alla Gestione delle Perdite Idriche
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Gestione della Pressione
Il volume di acqua dispersa varia al variare della pressione
Pressure M anagem entGestione
della Pressione
BASSA PRESSIONE ALTA 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
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Relazione Pressione Perdite
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
Pressure M anagem entGestione
della Pressione
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
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
Ratio of Pressures P1/Po
Ra
tio
of
Le
ak
ag
e R
ate
s L
1/L
o
N1 = 0.50
N1 = 1.00
N1 = 1.15
N1 = 1.50
N1 = 2.50
Perdite su tubi metalliciN1=0.5
Perdite di fondo & su tubi plastici N1
= 1.5
Media per grandi reti
N1 = 1
Tubo metallico
Tubo plastico
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Controllo Attivo delle Perdite
Creazione Distretti (DMA)
Speed and quality
of repairs
Controllo Attivo delle Perdite ALC
Distretti District Metered Areas (DMA)
M
B
A
C
Misuratore Confine del DMAReteM
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Controllo Attivo delle Perdite
Monitoraggio rete
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
00to01
01to02
02to03
03to04
04to05
05to06
06to07
07to08
08to09
09to10
10to11
11to12
12to13
13to14
14to
15
15to16
16to17
17to18
18to19
19to20
20to21
21to22
22to23
23to24
Tempo Ore (24 ore)
Pre
ss
ion
e M
ed
ia d
ell
a Z
on
a (
me
tri)
0
20
40
60
80
100
120
140
Po
rta
ta i
n I
ng
res
so
mc
/ora
Perdita Notturna sulla rete e sull'impianto dei Clienti
Uso Notturno dei Clienti
Flusso Minimo Notturno
Pressione Media della Zona
Portata in Ingresso
Uso dei Clienti
Speed and quality
of repairs
Controllo Attivo delle Perdite ALC
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Controllo Attivo delle Perdite
Ricerca e localizzazione perdite
Speed and quality
of repairs
Controllo Attivo delle Perdite ALC
TECNOLOGIA SEMPLICE
TECNOLOGIA AVANZATA
Cercatubi Misuratori di Portata Data logger
Geofono Correlatore Noise loggers Sahara
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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
CI/MaC = Costo Intervento Ricerca Perdite (Euro/presa)/ Costo Marginale dell'acqua (Euro/m3)
06
121824303642485460667278849096
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100Tasso di crescita delle perdite occulte (S)
(litri/presa/giorno, per anno)
Per
iod
o E
con
om
ico
tra
su
cces
sivi
Inte
rven
ti
Te
(mes
i)
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
Costo di Intervento CI = € 4000 /900 = € 4.44 per presaCosto Marginale dell’acqua MaC = 0.11 €/m3Rapporto CI/MaC = 4.44/0.11 = 40 m3/presaTasso di crescita stimato S = 89 l/presa/giorno/anno
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)
Pipe M aterials M anagem ent:
selection,installation,
m aintenance,renew al,
replacem ent
Gestione di Tubi e Assets:
Selezione, Installazione,
Manutenzione, Rinnovo,
Sostituzione
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Il Bilancio Idrico Standard IWA - Step-by-Step -
VolumeVolume
ImmessoImmesso
in Retein Rete
SystemSystem
InputInput
VolumeVolume
Consumi Consumi
AutorizzatiAutorizzati
RevenueRevenueWaterWater
Acqua Acqua NonNon
FatturataFatturata
NonNon
Revenue Revenue
WaterWater
Consumi Consumi AutorizzatiAutorizzatiFatturati Fatturati
ConsumiConsumi Autorizzati Autorizzati Non FatturatiNon Fatturati
PerditeApparenti
Perdite Perdite RealiReali
Perdite Perdite IdricheIdriche
Consumo Fatturato MisuratoConsumo Fatturato Misurato
Consumo Non Fatturato Non MisuratoConsumo Non Fatturato Non Misurato
Consumo Non Autorizzato
Imprecisione dei Contatori
Perdite nella Rete di TrasportoPerdite nella Rete di Trasportoe di Distribuzionee di Distribuzione
Consumo Fatturato Non MisuratoConsumo Fatturato Non Misurato
Consumo Non Fatturato MisuratoConsumo Non Fatturato Misurato
Perdite dalle Prese d’Utenza Perdite dalle Prese d’Utenza fino al Contatorefino al Contatore
Perdite e Sfiori dai SerbatoiPerdite e Sfiori dai Serbatoi
Errori di gestione dei dati
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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
Consumi non autorizzati
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
Esempio di Analisi BABE
delle componenti di Perdita
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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
Errori di Analisi dei Dati usati per la Fatturazione e il Bilancio Idrico
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 Gestori dovrebbero cercare di Raggiungere e Mantenere le Perdite al Livello Economico di Perdita
I 4 Metodi per la Gestione delle Perdite
Apparenti secondo l’Approccio IWA
Perdite Apparenti CAAL
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Errori di Precisione
dei Contatori
Errori di Analisi dei Dati usati per la Fatturazione e il Bilancio Idrico
Errori di Trasferimento
dei dati tra i Contatori
e gli Archivi Perdite Apparenti Fisiologiche
Prelievi Non Autorizzati
e Furti
Gestione delle Perdite Apparenti
Perdite Apparenti CAAL
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Errori di Precisione
dei Contatori
Errori di Analisi dei Dati usati per la Fatturazione e il Bilancio Idrico
Errori di Trasferimento
dei dati tra i Contatori
e gli Archivi
Perdite Apparenti Recuperabili
Prelievi Non Autorizzati
e Furti
Perdite Apparenti CAALLivello Economico
Perdite Apparenti Fisiologiche UAAL
Gestione delle Perdite Apparenti
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Errori di Precisione dei Contatori
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
• Adeguate Procedure di Selezione,
Dimensionamento, Test,
Installazione e Sostituzione dei
contatori possono risolvere
questo tipo di errori
Flow Meter Test Results - ISO 4064-1
-6
-4
-2
0
2
4
6
0.001 0.01 0.1 1 10
Flow (x*N)
Err
or
Ba
nd
Upper Lower
New Test Results
qmin qt
qp qs
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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 IllegaliPossono 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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• 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
Conclusioni
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Grazie per l’attenzione!
Contattatemi se desiderate ulteriori informazioni sui metodi e i software per l’applicazione del
Metodo IWA
Marco Fantozzimarco.fantozzi@email.it www.studiomarcofantozzi.it
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