Acqua 2.0 - Rilancio industriale del sistema idrico: sogno o possibile realtà?

San Sebastiano al Palatino – Roma, 16 aprile 2013

Il sistema idrico, le sue reti e l’automazione: un connubio indivisibile.

Le moderne tecnologie nella motorizzazione delle valvole.

Maurizio BrancaleoniAmministratore Delegato, AUMA Italiana S.r.l.

Presidente Commissione UNI Valvole Industriali Presidente Associazione AVR di ANIMA-Confindustria

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Il mercato dell’automazione industriale si suddivide prevalentemente in 3 macro settori:

Industria manifatturiera

Industria di processo

Impianti e reti di pubblica utilità

Il mercato dell’automazione industriale

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Strumenti di misura

Sensori e codificatori

Analizzatori (gas e liquidi)

Organi finali di intercettazione e controllo (valvole, serrande, paratoie e attuatori)

Strumentazione da quadro e da pannello

Sistemi di controllo (DCS, PLC, CNC, Logica cablata, Telecontrollo -RTU)

Azionamenti

Alimentatori statici di continuità (UPS)

Apparecchiature da laboratorio

Apparecchiature di prova (on-line e off-line)

I principali prodotti dell’automazione industriale

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L’acqua – anche nell’industria manifatturiera, nell’industria di processo e nelle reti di pubblica utilità – è un “bene” unico, prezioso ed insostituibile.

In Italia molto poco si è fatto in questi ultimi decenni, anche per l’assenza di adeguate infrastrutture e di una vera, seria e determinata “politica delle risorse idriche”.

Le sorgenti e i pozzi naturali sono in via di forte esaurimento e l’acqua quindi deve essere, sempre più, considerata un bene naturale limitato.

Le industrie (anche quelle medio-piccole), ad esempio, dovrebbero prendere in seria considerazione l’impiego di acque grezze di più scarse qualità e i gestori delle reti idriche dovrebbero iniziare – seriamente – a pensare, anche in Italia, a incentivare o a realizzare acquedotti “duali” per usi potabili e non.

L’acqua: bene prezioso e vitale anche per le industrie

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L’inizio dell’era dell’automazione industriale viene fatta coincidere con il passaggio dal classico “strumento di misura” al “sistema”.

I due scenari, quello «strumentistico» e quello «sistemistico», negli ultimi cinquant’anni si sono passati il testimone: il primo inizia il suo declino proprio negli anni Cinquanta mentre il secondo inizia la sua crescita proprio con l’entrata in campo della strumentazione basata sulle tecnologie elettriche e pneumatiche, prima, e sulle tecnologie elettroniche e a microprocessori, dopo.

L’automazione e il servizio idrico vivono oggi un importante momento di transizione, in un connubio indissolubile.

L’automazione industriale: un’innovazione continua

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Il passaggio dallo scenario «strumentistico» a quello «sistemistico» sono ormai una realtà tangibile: è sufficiente verificare, ad esempio, come i vecchi misuratori di portata (venturimetri e boccagli) a vasi di mercurio siano stati sostituiti da misuratori ad ultrasuoni o magnetici, a loro volta collegati a sistemi di supervisione, controllo e acquisizione dati (SCADA).

I criteri sanciti dal legislatore nella Legge 36/94 – nota anche come Legge Galli (ora abrogata) – avrebbero dovuto introdurre corretti strumenti e metodologie per la corretta gestione delle risorse idriche (efficienza, efficacia ed economicità).

La moderna automazione e le tecniche ad essa legate offrono prodotti, servizi e qualità migliori: perché non adottarli correttamente?

L’automazione e il Servizio Idrico: un connubio indissolubile

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Un ciclo idrico integrato può essere sintetizzato dalle seguenti fasi:

Produzione (pozzo, galleria, sorgente, serbatoio)

Trattamento (clorazione, potabilizzazione, demineralizzazione)

Trasporto a distanza (reti di distribuzione)

Distribuzione alle utenze

Raccolta e convogliamento acque reflue o di scarico (reti di fognatura o di scarico)

Depurazione acque reflue o di scarico e trattamento fanghi (discarica, inceneritori, produzione compost)

Scarico o riuso delle acque depurate (corpi idrici ricettori, usi industriali, distretti irrigui e usi agricoli)

Il ciclo indrico integrato: le fasi del processo

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Il “ciclo integrale dell’acqua” è composto quindi da diverse fasi e ognuna richiede l’utilizzo di impianti il cui stato e funzionamento deve essere continuamente controllato.

Nelle reti idriche i principali controlli si hanno:

nelle sorgenti e nei campi pozzo

nelle stazioni di sollevamento e rilancio

nei serbatoi

nelle camere di presa e di manovra

Le principali grandezze (chimico-fisiche) rappresentative del corretto funzionamento degli impianti e del “prodotto finito” dipendono essenzialmente dalla tipologia di impianto considerato.

Il ciclo idrico integrato: l’automazione delle reti

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L’automazione permette il rilevamento

nelle stazioni periferiche:

segnali/Allarmi: mancanza di comunicazione con il centro, mancanza di alimentazione elettrica, intrusione, manomissione del quadro o della periferica

comandi: congruenza e validazione dei comandi, predisposizione e disponibilità in modalità locale-remoto-automatico.

nei pozzi:

misure: livello, portata idrica, dati elettrici motori pompe

segnali/allarmi: livelli di guardia, mancanza di tensione di alimentazione, stato di marcia-arresto, intervento protezioni

comandi: avvio e arresto pompe

Il ciclo idrico integrato: l’automazione delle reti

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nei serbatoi:

misure: livelli, portata tubazioni in entrata/uscita

segnali/Allarmi: stato dei livelli, soglie di livello (min e max), stato delle valvole di intercettazione e regolazione (aperta / chiusa / anomalia / disponibilità al telecomando / percentuale apertura)

comandi valvole: apertura/chiusura/variazione posizione in percentuale

negli impianti di sollevamento:

misure: livello della vasca di carico, portata all’arrivo, portata sulla mandata, pressione sulla mandata, dati elettrici motori pompe

segnali/allarmi: stato dei livelli, soglie di livello, stato delle pompe, mancanza alimentazione, stato delle valvole

comandi: avvio e arresto pompe, apertura/chiusura valvole

Il ciclo idrico integrato: l’automazione delle reti

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nei nodi:

misure: portata delle tubazioni adduttrici, portata delle derivazioni, pressione sulle diramazioni

segnali/allarmi: stato degli organi di intercettazione

comandi: apertura/chiusura delle valvole di intercettazione

inoltre, sia in modalità on-line che off-line, deve essere rilevata la qualità dell’acqua e le sue caratteristiche chimico-fisiche, prevalentemente mediante le misure del pH, del Redox e del cloro residuo.

Il ciclo idrico integrato: l’automazione delle reti

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I sistemi di automazione offrono oggi:

Il controllo e il monitoraggio continuo dello stato di funzionamento e di efficienza dell’impianto e dei suoi componenti

La qualità dell’acqua in tutte le fasi del processo

La salvaguardia dell’ambiente e la sicurezza delle persone e delle cose

La segnalazione e tempestiva registrazione di eventuali anomalie nel processo e nelle apparecchiature

Supporto nella gestione delle informazioni off-line (raccolta, elaborazione ed archiviazione dati), nell’utilizzo e nell’invio delle informazioni a centri elaborazione per la pianificazione territoriale e per la tele-assistenza

Verifica della qualità dell’intero processo, attraverso la rilevazione dei parametri qualitativi e il controllo continuo degli standard di qualità.

Il ciclo idrico integrato: cosa offre oggi l’automazione

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• L’automazione, grazie all’impiego delle moderne tecnologie e ad un approccio sempre più “sistemistico”, è in grado – già oggi - di offrire nuove famiglie digitali o “intelligenti di sensori, strumenti e attuatori che si integrano perfettamente con i moderni sistemi di supervisione e telecontrollo, basati principalmente su tecnologie a microprocessori.

• L’enorme sviluppo della capacità di gestione e di immagazzinamento dati, le fantastiche possibilità di elaborazione e le continue interazioni tra automazione ed informatica sono sotto gli occhi di tutti noi.

• La naturale migrazione delle tecnologie di automazione dall’hardware al software ha creato la convinzione che l’automazione sia alla portata di tutti ma, in pratica, non sempre è così! Non bisogna mai dimenticare che il personale, in particolare modo gli operatori e gli addetti alla manutenzione preventiva e predittiva, deve essere periodicamente e regolarmente formato ed aggiornato.

I nuovi scenari e impatti dell’automazione

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• l’integrazione dei moderni PC con l’automazione ha permesso l’acquisizione, l’analisi, la validazione e la trasmissione di dati tra sistemi e varietà di strumenti, anche di costruttori diversi, complementari o anche simili per prestazioni e tipologie.

• L’inter-operabilità ed intercambiabilità sono – a tutti gli effetti – una realtà e rappresentano senza dubbio un enorme vantaggio per i progettisti e gli utenti finali.

• Il trasferimento di “intelligenza” verso la periferia e la possibilità di avere algoritmi di controllo in campo, unitamente a particolari tecniche e mezzi trasmissivi, permetterà di avere strumentazione con funzioni auto-diagnostiche, con possibilità di manutenzione predittiva on-line e trasferimento dati via Internet, SMS o satellitare.

I nuovi scenari e impatti dell’automazione

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• Tutto ciò è stato anche possibile grazie alla contemporanea accelerazione nel campo della normativa tecnica internazionale che, sia a livello IEC che CENELEC, ha permesso l’accettazione di protocolli universali standard, definiti, per quanto riguarda – la strumentazione in campo – “bus di campo” (es. Profibus, Modbus e Foundation Fieldbus) che ben si integrano con livelli di supervisione gerarchicamente superiori.

• I vantaggi di queste nuove tecnologie sono molteplici: • Progettazione più rapida, installazione e collegamenti

agevolati• Commissioning e messa in servizio più semplici• Possibilità di avere informazioni e dati per la

manutenzione predittiva• Ridotti investimenti e, grazie all’ottimizzazione delle

risorse, più elevati ROI e ridotti costi gestionali

I nuovi scenari e impatti dell’automazione

Le moderne tecnologie nella motorizzazione delle valvole

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• La normativa tecnica e le conseguenti sinergie tra gli utilizzatori, i produttori e fornitori di componenti, i progettisti e gli integratori di sistemi hanno permesso, anche per le valvole industriali e paratoie, di sviluppare prodotti tra loro complementari, progettati e costruiti per durare nel tempo mantenendo alta la loro qualità e permettendo di far rispettare i 3 «fondamentali» inseriti nella Legge Galli del 1994, abrogata dal DL n.152 del 3 aprile 2006: • Efficienza• Efficacia• Economicità

• In campo normativo, a livello UE, tutte le norme EN e UNI che, facendo corpo unico con il recepimento delle più importanti direttive europee del settore, devono essere utilizzate ed adottate correttamente da tutti gli attori (gestori, imprese, manutentori), a tutela esclusiva degli utenti.

Le moderne tecnologie nella motorizzazione delle valvole

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• Un esempio di come la nuova normativa UE relativa all’automazione nelle risorse idriche, sviluppata nell’interesse di tutti gli «stakeholder», debba essere opportunamente considerata è la norma UNI EN 15714-2: «Attuatori elettrici per valvole industriali – requisiti di base».

Le moderne tecnologie nella motorizzazione delle valvole

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• Nel rispetto di questa nuova norma, i moderni attuatori elettrici possono motorizzare ogni tipo di valvola industriale, sia per servizi di intercettazione che di regolazione, e sono perfettamente in grado di integrarsi con qualsiasi sistema di telecontrollo, anche con quelli più evoluti, grazie alle tecnologie a microprocessori ampiamente impiegate.

• Gli attuatori elettrici possono infatti essere installati su:

- valvole a farfalla e a sfera

- valvole a saracinesca a vite interna od esterna

- valvole a fuso

- valvole a globo e a flusso avviato

- paratoie monoasta, bi-asta, a funi o a catene

- pompe dosatrici

Il Gruppo AUMA – la gamma dei prodotti

AUMA è leader mondiale nella progettazione e costruzione di sistemi di azionamento, elettrici e manuali, utilizzati per qualsiasi tipo di valvola industriale o dispositivo di intercettazione fluidi in tutti gli impianti industriali di processo:

- attuatori elettrici per servizio di intercettazione o regolazione:

- angolari, multi-giro, lineari e a leva

- riduttori, manuali e motorizzabili:

- a ruote coniche, a ruote cilindriche e a vite senza fine

- unita di controllo integrali o separate

- Master Station per l’interfaccia ai sistemi di supervisione e controllo (SCADA, DCS, PLC, ecc.)

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Attuatori elettrici:• Multigiro• Angolari• Lineari• A leva

Riduttori:• A vite senza fine• A ruote coniche• A ruote cilindriche• A leva

I prodotti AUMA: una scelta vincente!

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Senza unità di controllo: AUMA NORM

Attuatori elettrici – Una linea modulare ad alta tecnologia

Con unità di controllo in versione non-intrusiva:

AUMATIC

Con unità di controllo in versione intrusiva:

AUMA MATIC

Conclusione: Gli appalti e il Marchese di Vauban

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Sebastian Le Prestre (1633 - 1707), Marchese di Vauban, è universalmente riconosciuto come uno degli ingegneri più famosi d’Europa, dotato di eccezionali attitudini per l'ingegneria militare.

Nella sua lunga carriera restaurò 300 piazzeforti, ne costruì 33 nuove e diresse 53 assedi.

Servì sotto due Re, e venne nominato da Luigi XIV commissario generale delle fortificazioni e da suo figlio Luigi XV, nel 1703, maresciallo di Francia.

Lasciò manoscritta, rilegata in 12 volumi, un'ampia raccolta di scritti sugli argomenti più vari. Tra questi è interessante ancora oggi, soprattutto per la sua drammatica attualità, la lettera scritta il 17 luglio 1683 (330 anni fa!) a François Michellier Le Terrier, Marchese di Louvois, Ministro della Guerra di Re Luigi XIV.

Lettera del Marchese di Vauban al Ministro della Guerra (1)

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Eccellenza Ministro della Guerra,

abbiamo opere di costruzione che trasciniamo da anni non mai terminate, e che forse terminate non saranno mai.

Questo succede, Eccellenza per la confusione causata dai frequenti ribassi che si apportano nelle opere Vostre, poiché va certo che tutte le rotture di contratti, così come i mancamenti di parola ed il ripetersi degli appalti ad altro non servono che ad attirarVi, quali Impresari, tutti i miserabili che non sanno dove batter del capo ed i bricconi e gli ignoranti, facendo al tempo medesimo fuggire da Voi quanti hanno i mezzi e la capacità per condurre un’ impresa.

E dirò, inoltre che tali ribassi ritardano e rincarano considerevolmente i lavori, i quali ognora più scadenti diverranno…….

Lettera del Marchese di Vauban al Ministro della Guerra (2)

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……E dirò pure che le economie realizzate con tali ribassi e sconti cotanto accanitamente ricercati, saranno immaginarie, giacché similmente avviene per un Impresario che perde, quanto per un individuo che s’annoia: s’attacca egli a tutto ciò che può, ed attaccarsi a tutto ciò che si può, in materia di costruzioni, significa non pagare i mercanti che forniscono i materiali, compensare malamente i propri operai, imbrogliare quanta più gente si può, avere la mano d’ opera più scadente, come quella che a minor prezzo si dona, adoperare i materiali peggiori, trovare cavilli in ogni cosa.

Ecco dunque quanto basta, Eccellenza, perché vediate l’ errore di questo Vostro sistema; abbandonatelo quindi in nome di Dio; ristabilite la fiducia, pagate il giusto prezzo dei lavori, non rifiutate un onesto compenso ad un imprenditore che compirà il suo dovere.

Sarà sempre questo l’ affare migliore che Voi potrete fare.

Architetto Sebastian Le Prestre Marchese di VaubanParigi, il 17 luglio del 1683