Prevedere, davanti a uno schermo, quali potrebbero essere i disagi per gli utenti con la chiusura di una conduttura o a seguito di lavori a un impianto di potabilizzazione. I modelli di simulazione matematica delle le reti idriche hanno rivoluzionato negli ultimi anni la gestione del complesso sistema di un acquedotto: quello che prima veniva testato sul campo, agendo manualmente sui vari tratti del reticolo, oggi si può stimare in poco tempo grazie ai computer. Un valido alleato tecnologico quando si progettano interventi che impattano sui cittadini, ad esempio cantieri per rinnovare tubature, o in situazioni di emergenza idrica derivanti da siccità ma anche per pianificare gli investimenti di sviluppo delle infrastrutture idriche.
Da anni le aziende idriche più all’avanguardia stanno investendo nello sviluppo di sistemi di gestione che consentono, tramite i dati raccolti sul territorio da sensori, di simulare la realtà con una buona approssimazione proprio grazie ai sistemi di calcolo. Sviluppo che si è reso sempre più necessario nel momento in cui l’attuazione delle Legge Galli, la norma che ha rivoluzionato il servizio idrico prevedendo la costituzione di ambiti di gestione che superassero le logiche comunali per integrare le attività su scale territoriali sovracomunali e omogenee dal punto di vista dei bacini ideografici, ha consentito di integrare le infrastrutture creando quindi sistemi di gestione ampi e interconnessi, maggiormente complessi. Tale evoluzione – che nelle realtà metropolitane era già un dato di fatto – ha determinato la necessità di costruire sistemi informativi coerenti con le nuove esigenze gestionali. Si tratta di sistemi costruiti sulle specificità territoriali, quali quelle connesse al sistema infrastrutturale o all’orografia del territorio, ma anche alla struttura e alle caratteristiche dei consumi. Elemento essenziale quindi, per lo sviluppo dei sistemi, è disporre delle informazioni di base per poter garantire un set di dati coerente a garantire, in tal modo, che, calcoli e stime, riproducano virtualmente gli effetti di una determinata azione (come un brusco abbassamento di pressione) senza agire effettivamente nel mondo reale.
Come funziona il modello di simulazione matematica della rete idrica
Il modello di simulazione matematica della rete è uno strumento digitale che viene realizzato utilizzando le informazioni relative alla geometria delle condotte (tracciato, lunghezza, diametro, materiale), lo stato di funzionamento degli organi di manovra (saracinesche aperte, chiuse, valvole di regolazione), gli impianti (serbatoi e pompaggi), con le loro caratteristiche di funzionamento. Inoltre, si utilizzano le informazioni di consumo dei contatori di utenza, le quote geodetiche del territorio per rappresentare la risorsa consegnata ai cittadini e in generale l’acqua che esce dal sistema, verso gli utenti o altri punti di consegna. Tramite i suoi algoritmi che rappresentano le leggi dell’idraulica delle condotte in pressione, il modello matematico “simula” il funzionamento della rete rappresentata, riproducendo la portata transitante nelle condotte, la pressione nei vari punti della rete, ma anche le perdite di carico lungo le tubazioni e la variazione del livello dell’acqua all’interno degli accumuli.
Elemento fondamentale per la realizzazione di uno strumento affidabile sono le misure di calibrazione, ovvero la misura di grandezze idrauliche significative (pressione di consegna alle utenze, portata transitante nelle condotte) che vengono acquisite direttamente dal campo e che sono utilizzate come confronto della risposta virtuale del modello. Laddove la misura in campo e la traccia misurata sono sovrapponibili, possiamo concludere che il modello realizzato è affidabile, ovvero “calibrato”, perché rappresenta fedelmente quello che succede nella realtà. Una volta ottenuto uno strumento affidabile, questo può essere utilizzato per simulare scenari futuri (chiusura di una condotta per un lavoro di manutenzione, un nuovo allacciamento idrico, un intervento di efficientamento che si vuole progettare sulla rete) e valutare in via preventiva l’impatto che alcune modifiche avranno sul territorio; in caso la simulazione ci metta in evidenza un disservizio, si può individuare un’azione di mitigazione per eliminare o ridurre al massimo l’impatto sugli utenti.
Lo sviluppo del sistema in Publiacqua
Tra le aziende che si sono dotate dello strumento innovativo figura anche Publiacqua, utility toscana che gestisce il servizio idrico in 46 comuni tra le province di Firenze, Prato e Pistoia. Per avere previsioni reali servono dati che siano il più possibile precisi. Per questo il modello di simulazione matematica dialoga con la piattaforma di telecontrollo, un software che grazie a una rete di sensori monitora in tempo reale l’efficienza e lo stato di salute di tutta la rete idrica e, più in generale, delle infrastrutture gestite da Publiacqua S.p.A..
Dall’interazione tra i due strumenti nasce una mappa digitale in cui viene ricreata la cartina dell’acqua: oltre 6.800 chilometri di tubature, quasi 1.500 punti di attingimento, 125 impianti di depurazione e tutti gli altri nodi della ragnatela dell’acquedotto. Grazie all’elaborazione di questa grande mole di dati, il personale specializzato può agire sul programma e simulare così gli effetti di un’azione sulla rete. Ad esempio la piattaforma “predittiva” permette di sapere cosa succederebbe ai rubinetti di una determinata zona se venisse chiusa una tubatura da riparare oppure gli effetti del mancato apporto di un impianto di pompaggio fermo per manutenzione o ancora le conseguenze di un nuovo allaccio alla rete. I modelli matematici che permetto di effettuare queste analisi sono in continuo sviluppo/evoluzione. L’implementazione sul territorio di Publiacqua è sicuramente una delle più avanzate rispetto alla situazione Nazionale ma ancora tanto lavoro è da fare sia in termini di installazione di sonde di monitoraggio delle principali grandezze, sia in termini di evoluzione di questi modelli che si devono adattare ai continui aggiornamenti delle infrastrutture.
Un caso concreto: l’autostrada dell’acqua
Il modello di simulazione matematica dà la possibilità quindi di capire come il sistema idrico di una determinata area possa rimanere efficiente in situazioni particolari e contemporaneamente risulta fondamentale nel definire un piano di azione per ridurre i disservizi. Un caso concreto in cui è stato applicato con successo questo modello predittivo è rappresentato dai lavori a un tratto della cosiddetta autostrada Autostrada dell’Acqua Toscana: la grande conduttura che dall’impianto di potabilizzazione dell’Anconella serve tutta la piana di Firenze, Prato e Pistoia.
Durante il mese di agosto 2021, per consentire l’allacciamento di una nuova porzione di tubatura nel comune di Firenze, l’erogazione lungo questa infrastruttura strategica è stata sospesa. I modelli matematici di simulazione hanno consentito di limitare i disagi per gli utenti, aiutando i tecnici a stabilire azioni compensative sulla rete e un piano di posizionamento delle autobotti. Allo stesso tempo è stata delineata una mappa delle zone più soggette ad abbassamenti di pressione, utile per una massiccia campagna di comunicazione nei giorni precedenti al cantiere.
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