L’acqua è una risorsa preziosa, eppure si spreca in larga scala in tutto il mondo. Secondo la Banca Mondiale, le perdite d’acqua che si sarebbero potute evitare costano circa 15 miliardi di dollari all’anno. Al giorno d’oggi c’è una grande attenzione da parte degli operatori idrici nel minimizzare le perdite, ridurre i rischi nelle condutture e realizzare allo stesso tempo risparmi sui costi. La riduzione al minimo delle perdite d’acqua può essere conseguita attraverso un efficace monitoraggio e un mantenimento dell’integrità delle reti di condutture idriche. Pedro Barbosa, Product Owner presso Fotech, ha esaminato i rischi che colpiscono le condutture idriche e analizzato come la Distributed Acoustic Sensing (DAS) aiuta gli operatori a monitorare e salvaguardare meglio le loro reti.
Maggiori rischi delle condutture idriche
La perdita d'acqua è un problema importante in tutto il mondo. Per esempio, Skopje, Croazia, ha perso il 22% della sua acqua nel 2020. Ci sono alcune ragioni che solitamente causano le perdite: le condutture che invecchiando sono più suscettibili ai guasti e, se realizzate in acciaio, potrebbero subire una corrosione che porta a perdite; i danni meccanici possono causare rotture; o l'acqua può essere rubata utilizzando un sifone. Per le condutture vecchie, la corrosione è un vero problema. Se a questo si aggiungono gli effetti del cambiamento del tempo atmosferico (come i periodi di piogge più intense o le ondate prolungate di calore che influenzano le condizioni del suolo), le reti stradali con carichi sempre più pesanti e i movimenti del terreno, le condutture - e l'approvvigionamento idrico trasportato al loro interno - sono sottoposte a gravi sollecitazioni. Il furto è un’altra minaccia significativa per le condutture. Infatti, uno studio australiano ha rivelato che circa la metà della fornitura d'acqua del mondo viene rubata ogni anno. È un fenomeno specialmente diffuso negli ambienti agricoli dove le colture hanno bisogno di un'irrigazione costante.
Soluzioni di monitoraggio interno ed esterno
I sistemi di monitoraggio basati internamente che determinano la presenza di una perdita sono stati tradizionalmente utilizzati per il controllo. Questi sistemi - come il metodo del bilanciamento di massa e Real-Time Transient Model (RTTM) - utilizzano il monitoraggio computazionale delle condutture (CPM) per calcolare diverse condizioni operative. Tuttavia, questi sistemi tendono ad avere una sensibilità molto bassa alle piccole perdite e lunghi tempi di rilevamento. Ne consegue che le perdite sono spesso ignorate o gli allarmi vengono lanciati solo dopo che grandi quantità d'acqua sono già state perse. Al contrario, i sistemi basati sull'esterno, come il Fibre Optic Sensing, prendono misure dirette basandosi su diverse dinamiche di risposta associate alla perdita, come il rumore prodotto dalla perdita. Questo fornisce un rilevamento più rapido anche di piccole quantità.
Necessità di monitoraggio costante e accurato
Chiaramente, c'è la necessità urgente di una soluzione di monitoraggio costante che permetta agli operatori del settore idrico di rilevare le perdite e i tentativi di furto non solo rapidamente ma anche accuratamente. È qui che le tecnologie di rilevamento avanzate giocano un ruolo importante. Una tecnologia che può monitorare accuratamente le condutture sia per il rilevamento delle perdite che per i disturbi legati ai tentativi di furto è il DAS. Per esempio, la soluzione LivePIPE di Fotech utilizza la tecnologia DAS a rilevamento fotonico che essenzialmente trasforma un cavo in fibra ottica che corre lungo una rete di condutture idriche in migliaia di sensori di vibrazioni, in grado di rilevare qualsiasi anomalia lungo la lunghezza della conduttura.
Identificazione e classificazione delle anomalie
La tecnologia DAS invia migliaia di impulsi di luce al secondo lungo il cavo in fibra ottica e monitora il sottile modello di luce che viene riflesso. Quando l'energia acustica o dovuta a vibrazioni - come quella creata da una perdita o da uno scavo - crea una tensione sul cavo di fibra ottica, questo cambia il modello di luce riflessa. Utilizzando algoritmi e tecniche di elaborazione avanzate, il DAS analizza questi cambiamenti per identificare e classificare qualsiasi anomalia. Ogni tipo di anomalia ha la sua firma e la tecnologia può dire a un operatore, in tempo reale, cosa è successo, esattamente dove è successo e quando.
Rilevamento rapido delle criticità
La tecnologia LivePIPE fornisce efficacemente una barriera invisibile intelligente lungo l'intera lunghezza della conduttura, che può rilevare con precisione e segnalare le perdite di diverse dimensioni oltre alla loro posizione lungo e intorno alla conduttura dell'acqua in tempo reale. Il DAS può rilevare le vibrazioni causate dall'acqua che viene spinta attraverso la rottura di una conduttura o dallo spostamento del terreno associato a piccole perdite nelle condutture che altrimenti non verrebbero rilevate. Se la fonte di una perdita è un foro molto piccolo, potrebbe facilmente rimanere inosservata o, tramite i sistemi CPM esistenti, potrebbero essere necessari giorni per identificare il luogo di un incidente. Nel tempo necessario per localizzare una tale perdita, molte migliaia di litri d'acqua potrebbero essere stati persi. Il DAS ha dimostrato di poter rilevare perdite fino a 20 litri al minuto, facendo scattare l'allarme in soli 90 secondi, entro i quali saranno fuoriusciti solo 30 litri. Questa velocità è un miglioramento decisamente significativo rispetto alla tecnologia attualmente in uso. Il DAS, inoltre, può identificare le perdite d'acqua da fori di diverse dimensioni, anche di 1 mm.
Rete idrica integralmente protetta
Mantenere l'integrità della rete di condutture e proteggerla dalle perdite e dai furti dolosi sono le priorità maggiori per le aziende idriche, grazie ai miglioramenti di efficienza che si possono ottenere e ai risparmi sui costi che ne derivano. Ottenendo una visibilità in tempo reale dell'integrità dell'intera rete, le aziende idriche possono tutelarsi dalle perdite d'acqua e salvaguardare i loro beni e i loro profitti riducendo i rischi. Il DAS fornisce un ulteriore livello di intelligence, grazie al suo monitoraggio continuo e al fatto che può rilevare e individuare la posizione di più minacce contemporaneamente, come piccole perdite e interferenze di terzi. Questa tecnologia può, inoltre, essere integrata con i sistemi di monitoraggio esistenti per completarli. Le informazioni raccolte da diversi sensori di monitoraggio e manutenzione sono combinate in una visione d’insieme, in questo modo le aziende idriche hanno una conoscenza dettagliata di ciò che sta accadendo su una conduttura in ogni singolo momento. Solo così gli operatori possono occuparsi del mantenimento e rispondere con fiducia a qualsiasi problema prima che diventi un incidente grave.
