Tesi di laurea in ingegneria indaga sull’acqua a Mirabella per conoscere il funzionamento, perdite dell’acqua.

Qualche giorno fa Mirabella ha festeggiato la prima laurea del 2021 su un bene comune e prezioso come l’acqua. Giuseppe Fiscella, un giovane di 31 anni da poco sposato con Federica e papà di Ludovica, ha conseguito a distanza la laurea magistrale in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio all’università di Catania, con il massimo dei voti tra tutti i laureati della sessione.

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Quali sono state le ragioni della scelta della tesi? Puoi darci una descrizione sintetica dell’argomento trattato ?

“L’argomento su cui si è incentrata la mia tesi di laurea magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio ha riguardato il monitoraggio della rete idrica del comune di Mirabella Imbaccari e la successiva costruzione di un modello teorico, tramite il software SWMM della Environmental Protection Agency, per simulare il funzionamento reale della stessa infrastruttura idraulica al fine di conoscerne la performance e avere una stima preliminare delle perdite idriche. Il software nasce principalmente per la modellazione dei sistemi di drenaggio urbano. Tuttavia, grazie alla capacità di simulare il passaggio dal flusso a superficie libera a quello pressurizzato, risulta adatto anche per la simulazione di reti di distribuzione idrica intermittenti come quella di Mirabella Imbaccari.

Il problema delle reti idriche intermittenti è rappresentato dalla mancanza di dati sperimentali riguardo i parametri standard che indicano il funzionamento della rete idrica ovvero, nel caso della rete idrica di Mirabella Imbaccari, dati riguardanti la portata istantanea in arrivo dalle fonti di approvvigionamento (Sorgenti Monastra 1, Monastra 2, Dragofosso e i pozzi comunali Aranzulla, Mirci e Cutrona), quelli riguardanti la portata istantanea e globale giornaliera transitata nella rete idrica e soprattutto i dati riguardanti la stima delle pressioni in rete. La pressione idrica è il parametro che merita più attenzione in quanto le perdite idriche, così come noto scientificamente, sono proporzionali alla variazione dei carichi nella rete. Si è proceduto preliminarmente nel valutare se nella rete idrica fosse presente alcuna strumentazione idonea per la stima di questi parametri o di alcuni tra essi. Non è stata trovata alcuna strumentazione idonea (nessun misuratore di portata a monte e a valle dei serbatoi principali, nessun misuratore del livello dell’acqua nei serbatoi principali, nessun misuratore di pressione dislocato nella rete idrica). Va precisato che i misuratori di portata dovrebbero essere installati per fornire, secondo la normativa vigente, i dati sul fabbisogno della popolazione e sul consumo effettivo della risorsa idrica durante l’anno (bisogna comunicarlo all’ATO di riferimento).

Si sono acquistati e installati due misuratori di portata elettromagnetici a valle dei serbatoi principali, attualmente funzionanti. Per la stima delle pressioni sono stati installati dei classici manometri meccanici dislocati omogeneamente in alcuni punti della rete. Dopo la campagna sperimentale in campo che è avvenuta nei mesi di Giugno, Luglio e Agosto 2019, si è avviata la fase di costruzione del modello teorico in SWMM dove si sono modellate oltre agli elementi costituenti la rete e alle domande idriche anche le vasche private delle utenze, dividendo tutto il territorio servito in 361 distretti in conformità alla planimetria urbanistica. Per ogni distretto è stata assegnata una vasca equivalente con altezza pari a 1 metro e area di base proporzionale al numero di nuclei familiari del relativo distretto agganciati alla stessa, ipotizzando ogni nucleo familiare formato costituito in media da 4 abitanti. Sono stati modellati anche i galleggianti che permettono l’approvvigionamento delle vasche private, attraverso delle leggi note in letteratura. Dopo la creazione del modello teorico, la sua calibrazione e dopo avere inserito i dati di input, in particolare i coefficienti che costituiscono la legge usata per modellare le perdite, si è avviata una simulazione preliminare per una giornata di Giugno e si sono confrontati i risultati con quelli ottenuti in campo. Si è subito notata una elevata affinità e corrispondenza tra le due metodologie che ha dimostrato ulteriormente l’elevata affidabilità degli strumenti di SWMM nel simulare il funzionamento reale di una rete idrica intermittente. Inoltre la domanda idrica necessaria per soddisfare il fabbisogno delle utenze per il 16 Giugno 2019 (giornata scelta per la simulazione) si aggira sui 750 metri cubi di acqua a fronte dei 1600 metri cubi di acqua totali (confermati anche dai misuratori di portata elettromagnetici) che sono transitati dai serbatoi principali alla rete in quelle 24 ore. Quindi si è ottenuto per il 16 Giugno 2019 che circa il 54% del volume totale di acqua immesso in rete è rappresentato dalle perdite idriche e, ipotizzando forfettariamente un mancato incasso per i gestori della rete idrica (il comune) pari a 0.05€/metro cubo di acqua, si ottiene, con questa percentuale di perdita, un deficit di incasso annuale pari a circa 15500 €. Questa cifra potrebbe essere usata per coprire i costi di approvvigionamento per la rete idrica (anche se è noto che già esiste un impianto di pannelli solari per sopperire a tale spesa) o per coprire i costi di manutenzione ordinaria e straordinaria necessari per la rete“.

Quali sono le condizioni della distribuzione dell’acqua in paese, cosa si può fare per ridurre e migliorarne la qualità ? Può servire un addolcitore ?

“Generalmente, le condizioni erogative durante i mesi non di punta, quindi i mesi invernali, sono pressoché buone. Peggiorano durante i mesi estivi quando cresce la domanda idrica a seguito dell’incremento demografico della popolazione, per il ritorno degli emigrati. In questi mesi il fabbisogno idrico viene con fatica soddisfatto a causa della riduzione di disponibilità offerta dalle fonti di approvvigionamento su elencate. Inoltre, bisogna evidenziare che, secondo quanto previsto nelle normative (Legge Galli del 1996 e successive) rivisitate negli anni, in una rete idrica le pressioni durante le ore di funzionamento non dovrebbero superare i 7 bar ovvero circa 70 metri di colonna d’acqua al fine di garantire una tenuta pressoché costante dell’infrastruttura. Contemporaneamente, la pressione in rete deve risultare sufficiente per garantire, durante le ore di punta, il funzionamento delle apparecchiature sanitarie (nel caso del nostro paese l’approvvigionamento per le vasche private) anche per gli edifici posti ad una quota altimetrica prossima a quella dei serbatoi principali quindi altimetricamente più in crisi.
Riferendoci al caso della nostra comunità, la rete è unica per l’intero abitato quindi si sviluppa da una quota pari a circa 528 metri rispetto al livello medio del mare fino a circa 430 metri rispetto al livello medio del mare nelle zone più basse del territorio comunale. Da ciò si evince quindi un dislivello altimetrico di circa 100 m che nelle zone più basse si traduce in pressioni dell’ordine di 8-9 bar al netto delle perdite di carico. Se, facendo riferimento a quanto detto precedentemente, si analizzano le pressioni notiamo che, con lo schema attuale della rete, esse generano un volume eccessivo di acqua persa che si traduce in deficit di incasso elevato per l’ente gestore.
Una soluzione sarebbe quella di settorializzare la rete in due fasce altitudinali prevendendo per ogni fascia un dislivello massimo di 45-50 metri. Quindi l’approvvigionamento per la seconda fascia altitudinale, al servizio dell’abitato delle zone più basse, potrebbe essere garantito da un torrino piezometrico che ha lo scopo esclusivo di spezzare la piezometrica originaria e quindi determinare un decremento delle pressioni. L’approvvigionamento per questo torrino piezometrico sarebbe garantito dai serbatoi principali del quartiere Ospizio che, dai calcoli, risulta avere un volume di accumulo sufficiente per soddisfare i fabbisogni giornalieri di tutta la popolazione. In definitiva, riducendo le pressioni nelle zone più basse avremo un volume totale di acqua perso minore.
Riguardo la qualità delle acque ritengo che l’installazione di un addolcitore opportunamente dimensionato possa rappresentare una buona soluzione per superare le criticità riguardo la torbidità e il presunto calcare che possiede l’acqua in arrivo attualmente alle utenze“.

Quali sono le tue prospettive e dove ti piacerebbe lavorare ?

“Dando seguito ai miei studi e alle mie conoscenze, lavorare per enti gestori di reti idriche che si occupano anche della loro progettazione o riprogettazione rappresenta sicuramente un auspicio anche se non sottovaluto l’opportunità di lavorare nel campo delle energie rinnovabili in quanto rappresentano una sorta si scommessa per il futuro e forse l’ultima nostra opportunità di vivere in un ambiente più sano“.

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Foto articolo: Giuseppe Fiscella