Evoluzione della Rete Idrica di Milano: Dalla Costruzione ... · disponibilità di fondi pubblici...

FEDERUTILITY – FESTIVAL DELL’ACQUA 2013 – L’AQUILA

Carlo CARRETTINI – Direttore Acquedotto

Carlo CHIESA – Analisi e Sviluppo Acquedotto

SCIENZA E TECNICA DELLE ACQUE IN ITALIA FRA PASSATO E FUTURO

Evoluzione della Rete Idrica di Milano:

Dalla Costruzione alla Riabilitazione

8 ottobre 2013

SOMMARIO

pag.xx 1888: Nascita dell’acquedotto

pag.xx Evoluzione della rete idrica: estensione, età, materiali, diametri

pag.xx Fattori di invecchiamento e di conservazione delle tubazioni

pag.xx Indicatori dello stato di conservazione: perdite e rotture

pag.xx Estensione della vita utile della rete 1: riabilitazione vs. ricostruzione

pag.xx Estensione della vita utile della rete 2: gestione della pressione

1888: NASCE

L’ACQUEDOTTO

8 ottobre 20133Evoluzione della Rete Idrica di Milano:




1888: NASCE

L’ACQUEDOTTO

L’ACQUEDOTTO ALLA FINE DELL ‘800

Fino verso la fine dell’800 Milano è priva di

pianificazione urbanistica

L’approvvigionamento idrico è assicurato per gli

usi domestici non potabili e produttivi dalla vasta

rete di canali alimentati da Ticino e Adda

Il fabbisogno potabile è invece assicurato da

migliaia di pozzi freatici che attingono, a pochi

metri di profondità (7-12 m), alla ricchissima

falda

IL PROGETTO DI FINE ‘800

L’abbondanza d’acqua diffusa su tutto il territorio cittadino ritarda la decisione di

dotare la città di una moderna rete idrica

Lo sviluppo demografico e il conseguente aumento di consumi e scarichi civili e

produttivi spinge il sindaco G. Belinzaghi ad indire un bando di progettazione

Tra il 1877 e il 1881 il comune esamina 13 progetti; nessuno convince

l’amministrazione o per la scarsità e lontananza delle sorgenti (fontanili e sorgenti

prealpine) o per l’opposizione delle popolazioni in cui le fonti si trovano

Tra il 1881 e il 1887 vengono esaminati altri 22 progetti; nessun progettista

dell’epoca, nemmeno l’ing. Villoresi, progettista del canale che unisce Adda e

Ticino, convince l’amministrazione

Nel 1886, sotto l’amministrazione del sindaco G. Negri, viene approvato il primo

piano urbanistico di Milano (Piano «Beruto»);

L’ufficio tecnico comunale, finalmente dotato di giovani e capaci tecnici e

ingegneri, tra cui F. Poggi, propone di utilizzare la fonte utilizzata da sempre: la

falda e il progetto viene approvato



IL PROGETTO DI FINE ‘800

Vengono progettati pozzi profondi 20-30 metri per attingere acqua pura e salubre; i primi due pozzi

sperimentali realizzati nel 1888 permettono di constatare che la falda è protetta da strati di argilla e la

risorsa è pura e abbondante.

L’acqua è in pressione, risale fino a pochi metri dal piano campagna, può essere facilmente aspirata da

pompe alternative azionate da cinghie e pulegge, installate un paio di metri sotto il piano stradale all’interno

di centrali idriche

La prima, denominata «Arena» è realizzata nel 1889; l’impianto è alimentato dai due pozzi sperimentali e da

altri quattro scavati nel frattempo; la centrale comprendeva due motrici a vapore alimentate da tre caldaie

che azionavano due pompe alternative da 70 l/s

L‘acqua serve il nuovo quartiere centrale compreso fra p.zza Castello, foro Bonaparte e

via Dante; l’acqua non utilizzata viene utilizzata per diluire le acque nere dello stesso

quartiere

Per regolarizzare la pressione vengono costruiti due grandi serbatoi di accumulo in quota

all'interno dei torrioni del Castello Sforzesco allora in fase di restauro e ampliamento

Questo primo impianto e relativa rete di distribuzione determina l’assetto strutturale che

l'acquedotto conserva ancora oggi: pozzi, serbatoi, centrali, rete

Inizia un progressivo e costante sviluppo della rete idrica, sostenuto dall’aumento dei

consumi innescato dalla consapevolezza di poter finalmente disporre di acqua

direttamente nelle proprie case

Tra la fine dell’800 e l’inizio del ‘900 la realizzazione della rete idrica assurge ad elemento

centrale di sviluppo e miglioramento della città ed è ancor più apprezzato il fatto che sia

una iniziativa pubblica e non privata come l’elettricità e il gas e poco dopo il telefono

Nel 1910 le centrali di pompaggio erano diventate 10, i pozzi 87; le pompe di spinta della

rete erano ormai di tipo centrifugo, alcune ancora azionate da motrici a vapore, ma la

maggior parte azionate da motori elettrici; erano anche in uso le prime elettropompe

sommerse per i pozzi

Altre 20 centrali e quasi 400 pozzi nonché 400 km di rete di distribuzione vengono

realizzati tra il 1912 e il 1939

EVOLUZIONE

DELLA RETE

IDRICA:

ESTENSIONE, ETÀ,

MATERIALI,

DIAMETRI





EVOLUZIONE

DELLA RETE

IDRICA:

ESTENSIONE, ETÀ,

MATERIALI,

DIAMETRI

ESTENSIONE

All’indomani della II Guerra Mondiale la rete raggiunge

l’estensione di circa 500 km

Nei decenni seguenti il piano di ricostruzione urbana

postbellico porta tale estensione agli attuali 2’100 km di rete

di distribuzione, 100 km di rete pozzi, 50’000 utenze

Il saldo finale fra nuove centrali e vecchie centrali dismesse è

di 30 unità, i pozzi sono nel frattempo diventati 600

Tra la fine della guerra e i primi anni ’80, lo sviluppo urbanistico e demografico e la

disponibilità di fondi pubblici contribuiscono a determinare un incremento di circa 40-50

km/anno

Negli ultimi 20 anni, l’inversione di segno di quegli stessi fattori, in particolare il venir

meno della finanza pubblica e la necessità di contenere la tariffa del SII, hanno rallentato

lo sviluppo e soprattutto il rinnovamento delle parti più vecchie

MATERIALI E DIAMETRI

Sin dalle origini, per la costruzione della rete idrica sono stati utilizzati solo materiali

metallici; il materiale predominate della rete di distribuzione è la ghisa grigia, impiegata

dalla fine dell’800 fino verso gli anni ’70, quando è stata sostituita dalla ghisa sferoidale

Quasi tutta la rete pozzi e le prementi in uscita dalle centrali sono state realizzate in

acciaio per la maggiore flessibilità di posa e l’indisponibilità di grandi diametri in ghisa

grigia

L’acciaio è stato anche utilizzato per sostituire brevi tratte di ghisa sferoidale della rete di

distribuzione laddove questa iniziava a manifestare debolezze strutturali e prima che la

metallurgia rendesse disponibile la ghisa sferoidale

Tre quarti della rete, essenzialmente la parte realizzata in ghisa grigia, ha diametri

compresi fra DN 150 e DN 300; i diametri maggiori o sono in acciaio o in ghisa sferoidale



RETE MAGLIATA

La struttura della rete di

distribuzione è formata da

maglie chiuse tutte

interconnesse

Ogni centrale pompa

direttamente in rete e

contribuisce al regime

idraulico dell’intero sistema

FATTORI DI

INVECCHIAMENTO

E DI

CONSERVAZIONE

DELLE TUBAZIONI



FATTORI DI

INVECCHIAMENTO

E DI

CONSERVAZIONE

DELLE TUBAZIONI



FATTORI DI INVECCHIAMENTO

Corrosione galvanica delle tubazioni provocata dalle correnti vaganti indotte dalla estesa

rete ferro-tramviaria presente in città, non adeguatamente contrasta da sistemi di

protezione catodica

Stress meccanico continuo provocato dall’intensivo uso del suolo e sottosuolo della città

da parte di oltre 30 aziende ed enti proprietari o concessionari di servizi a rete

(telecomunicazioni, elettricità, gas, trasporti, fognatura, ecc.)

Stress termico in particolare durante la stagione invernale, attualmente mitigato da inverni

più miti che nei decenni scorsi

FATTORI DI PROTEZIONE

Acqua incrostante che tende a formare sulle pareti delle tubazioni uno strato

protettivo formato essenzialmente da carbonato di calcio

Elevati standard di posa assicurati da tecnici e maestranze interni

all’organizzazione del servizio, dotati di grande professionalità ed esperienza

L’acqua della Città

di Milano, emunta e

distribuita, è

incrostante già in

condizioni normali

(a freddo), ci

troviamo nella parte

destra del grafico.

L’acqua della Città

di Milano, emunta e

distribuita, è

incrostante già in

condizioni normali

(a freddo), ci

troviamo nella parte

destra del grafico.

MISURA DELLA

CONSERVAZIONE

DELLA RETE:

PERDITE E

ROTTURE



TIPO DI PERDITE SECONDO IWA (INTERNATIONAL WATER ASSOCIATION)

Perdite di sottofondo (permanenti): perdite generalmente localizzate nelle giunzioni ed agli allacci alle utenze,

troppo piccole per essere localizzate con le tecnologie convenzionali

Perdite occulte non segnalate (lunga durata): perdite nascoste, localizzabili mediante tecnologie di rilevazione

del rumore (noise loggers, correlatori, ecc.), generano la maggior parte dei volumi persi

Perdite evidenti/Rotture (breve durata): perdite generalmente affioranti in superficie, a volte con allagamenti

improvvisi e crolli

INDICATORI

DELLO STATO DI

CONSERVAZIONE:

PERDITE E

ROTTURE

STATO DI CONSERVAZIONE

La stato di conservazione è normalmente difficile da quantificare in quanto la rete è

ovviamente inaccessibile o difficilmente ispezionabile

Un metodo indiretto ma efficace per rendersi conto dello stato della rete consiste

nell’analisi delle perdite e delle rotture, della loro diffusione e della loro entità





INDICATORI «CONVENZIONALI» E IWA

Il principale indicatore «convenzionale» consiste nella percentuale di volume di acqua persa rispetto al

volume di acqua immessa in rete

Risulta però un indicatore povero in quanto non considera il contesto (lunghezza della rete, condizioni al

contorno quali disponibilità risorsa, pressioni di esercizio e contatori..)

IWA e le più autorevoli Istituzioni internazionali del settore tra cui DVGW, AWWA, World Bank Institute non

ritengono, infatti, il valore percentuale come un indicatore affidabile delle Perdite Reali

L’IWA propone l’indicatore ILI per il confronto delle performance della gestione delle perdite reali fra diversi

sistemi e l’indicatore ICF per la valutazione dello stato di conservazione dell’infrastruttura

ILI (Infrastructure Leakage Index) è il

rapporto tra il volume annuo di perdite reali

CARL (Current Annual Real Losses) e il

volume di perdite reale fisiologica o

inevitabile UARL (Unavoidable Annual Real

Losses)

ICF (Infrastructure Condition Factor) è il

rapporto tra il volume delle perdite di

sottofondo (BL o Background Leakage) e il

volume inevitabile di perdite di sottofondo

(UBL o Unavoidable Background Leakage)



ESTENSIONE

DELLA VITA UTILE

DELLA RETE (1):

RIABILITAZIONE

VS.

RICOSTRUZIONE

TECNOLOGIE DI RIABILITAZIONE SPERIMENTATE E ADOTTATE IN PIANO D’AMBITO

Relining con resine bicomponenti spruzzate sulle pareti della tubazione (sperimentazione con 3M)

Relining con infilaggio di calza-resina nella tubazione (progetto SAFEPIPE con Politecnico di Milano)

RIABILITARE LA RETE ESISTENTE O RICOSTRUIRE?

Ricostruire: costi elevati, difficoltà ad ottenere autorizzazioni allo scavo, forte

impatto su viabilità e marciapiedi, interferenze con altre reti, tempi di posa lunghi,

però vita utile > 100 anni con ghisa sferoidale

Riabilitare con tecniche senza scavo: costi quasi dimezzati, autorizzazioni «più

facili», tempi di esecuzione minori, ma prospettiva durata 30-50 anni in funzione

della tecnologia utilizzata



ESTENSIONE

DELLA VITA UTILE

DELLA RETE (1):

RIABILITAZIONE

VS.

RICOSTRUZIONE

FASI DEL RELINING CON RESINE BICOMPONENTI (SPERIMENTAZIONE CON 3M)

Relining Slip Lining consistente

nell’inserzione di una tubazione in PEAD

all’interno di una tubazione esistente; la

diminuzione della sezione è in parte

compensata dalla drastica riduzione delle

perdite di carico



ESTENSIONE

DELLA VITA UTILE

DELLA RETE (1):

RIABILITAZIONE

VS.

RICOSTRUZIONE

TECNOLOGIE DI RIABILITAZIONE SPERIMENTATE E ADOTTATE IN PIANO

D’AMBITO

Relinig con tecnologia Cement Mortar Lining (CML) semi-strutturale di condotte di

adduzione in acciaio per l’acqua potabile, realizzato mediante applicazione

meccanizzata, sulla parete interna della tubazione, di uno strato in spessore costante di

malta cementizia

ESTENSIONE

DELLA VITA UTILE

DELLA RETE (2):

GESTIONE DELLA

PRESSIONE



ESTENSIONE

DELLA VITA UTILE

DELLA RETE (2):

GESTIONE DELLA

PRESSIONE



UNA RETE TOTALMENTE INTERCONNESSA, UN’UNICA PIEZOMETRICA

Per quasi un secolo l’acquedotto è stato sviluppato adottando il modulo originario: campo

pozzi, serbatoio, centrale, rete di distribuzione a servizio di una zona o quartiere, dal centro

via via verso la periferia

Ogni «tassello» è stato unito e integrato con i preesistenti, fino a formare un’unica rete

fittamente magliata e interconnessa senza soluzione di continuità

Schema funzionale ed efficace in un epoca in cui il costo dei materiali e dell’energia non

erano un problema

Questo schema non ha tenuto conto del dislivello geodetico fra nord e sud, dei

costi energetici derivanti, dello stress a cui la rete, invecchiando, sarebbe stata

sottoposta a causa dell’eccesso di pressione nelle zone meridionali

Negli ultimi anni l’energia di pompaggio è diventata la prima voce di costo della

gestione; studi IWA hanno dimostrato che ridurre la pressione massima consente

di estendere la vita residua di reti già vecchie messe a dura prova dallo stress

«urbano»

Pressioni NON GESTITEDislivello geodetico di 40 metri da

Nord-Ovest a Sud-Est

Unico piano piezometrico con

differenza di pressione di 25 m

Pressioni GESTITE



VANTAGGI DELLA GESTIONE DELLA PRESSIONE

Risparmio energetico

Riduzione del volume di perdita

Riduzione della frequenza di rottura

Riduzione del tasso di crescita delle perdite occulte

Estensione della vita delle infrastrutture e differimento della riabilitazione

In base alle simulazioni eseguite con InfoWorks WS e LEAKS, riducendo la

pressione media nel distretto di circa 1/3:

Il consumo delle utenze si riduce in modo poco significativo (attorno all’1%)

La riduzione percentuale delle perdite è invece più evidente (circa del 27%)

La riduzione dei costi energetici è intorno al 15-20%

Le rotture rete/anno e presa/anno si riducono anch’esse del 15% circa

Si ottengono ulteriori benefici finanziari per l’estensione della vita utile

dell’infrastruttura e il differimento della riabilitazione

STUDIO ZONA SPERIMENTALE DI PRESSIONE

È stato effettuato no studio per individuare una zona della rete idonea per la sperimentazione della gestione della

pressione, la cui domanda sottesa fosse garantita dalla capacità di una centrale e dal suo campo pozzi

Per lo studio è stato realizzato un modello matematico con InfoWorks WS per la parte idraulica (pompaggi, pressioni,

portate) e utilizzato il software LEAKS per valutare l’influenza della pressione sulla domanda e sulle perdite

La zona individuata, che ha preso il nome di distretto «Abbiategrasso», dal nome della centrale che la alimenta, è

situata nella parte sud di Milano; la sua creazione permetterà di ottenere una riduzione delle pressioni di circa 1,5 bar

Distretto «Abbiategrasso»



PROGETTO EUROPEO «ICEWATER»

MM, in partnership con aziende e enti di ricerca europei, tra cui Semens, Toshiba, Unesco-Ihe, Consorzio

Milano Ricerche, Italdata, partecipa allo sviluppo di un progetto di ricerca nel settore ICT per le risorse idriche

Il progetto prevede il disegno, la realizzazione e il test in campo nel Distretto «Abbiategrasso» di una

architettura ICT formata da tre livelli tra di loro integrati: strumentazione di processo, sistemi HW e SF di

comunicazione e distribuzione dei dati di campo, moduli SW di calcolo e supporto alle decisioni (DSS)

Uno dei moduli DSS del progetto, denominato «EAMS – Enhanced Asset Management System» avrà la

funzione di supportare la pianificazione degli interventi di riabilitazione

L’algoritmo di calcolo analizzerà ed elaborerà i dati storici della rete in termini di età, materiali, funzione

idraulica, perdite e rotture, e restituirà scenari di rischio che guideranno il gestore nella definizione delle priorità

di intervento



Grazie per l’attenzione!

ing. Carlo Carrettini

Direttore Acquedotto Metropolitana Milanese

[email protected]

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