L’intelligenza artificiale contro la dispersione d’acqua

L’intelligenza artificiale contro la dispersione d’acqua

Un progetto di manutenzione predittiva della multiutility Hera insieme all’Università di Bologna e Rezatec. Un algoritmo individua i numerosi fattori che possono determinare la rottura di una condotta, per individuare soluzioni specifiche. Il progetto è già attivo sul territorio emiliano romagnolo

 

 

L’acqua è vita: ce lo ricorda il 22 marzo la Giornata mondiale dell’acqua, ricorrenza istituita dalle Nazioni Unite nel 1992. Contrastare la dispersione dell’acqua immessa nella rete idrica, problema diffuso in tutto il Paese e dalle ripercussioni ambientali oltre che economiche, significa contribuire a preservare questo bene insostituibile. E proprio per prevenire le rotture della rete idrica, il Gruppo Hera, secondo operatore nazionale del servizio idrico integrato, che nel solo territorio emiliano-romagnolo gestisce 27 mila chilometri di acquedotto, ha deciso di investire sull’intelligenza artificiale grazie a una collaborazione con l’Università di Bologna e con Rezatec.

 

 

L’algoritmo salva acqua

La multiutility bolognese – oltre che nell’idrico, Hera è attiva anche nei settori rifiuti, gas e luce – sta infatti testando un algoritmo che individua i punti della rete a maggior rischio di rottura, per pianificare di conseguenza le sostituzioni mirate delle condotte. Dopo una prima sperimentazione nei comuni di Santarcangelo di Romagna, Riccione e Cattolica, nel corso del 2021 il progetto si estenderà anche nel territorio di Forlì-Cesena, coinvolgendo complessivamente 2.800 km di rete. «Lungo un acquedotto, non tutte le perdite sono uguali. Le migliori, ad esempio, sono quelle che non si verificano. Per scongiurare una perdita, però, c’è solo una cosa da fare: sostituire la condotta prima che questa si rompa. Come fare, allora, per sapere dove questo accadrà?», sono le domande che si sono posti in Hera, consapevoli della necessità di pianificare in modo sempre più mirato investimenti e interventi di rinnovo, anche per limitare l’impatto dei cantieri su viabilità e cittadinanza.

 

Hera sta testando un algoritmo di intelligenza artificiale per individuare i punti in cui è più probabile una rottura della rete idrica, al fine di concentrare le proprie attività di manutenzione.
Hera sta testando un algoritmo di intelligenza artificiale per individuare i punti in cui è più probabile una rottura della rete idrica, al fine di concentrare le proprie attività di manutenzione.

 

Manutenzione preventiva

Il Gruppo ha quindi deciso di puntare sulla “manutenzione predittiva”, ripercorre Maurizia Brunetti, responsabile coordinamento tecnico acquedotto per Hera S.pA: 

 

Maurizia Brunetti, Responsabile coordinamento tecnico acquedotto per Hera S.p.A.
Maurizia Brunetti, Responsabile coordinamento tecnico acquedotto per Hera S.p.A.

 

«Abbiamo coinvolto l’Università di Bologna per analizzare le variabili, molte non ancora esplorate, che contribuiscono al rischio rottura».

Sono stati quindi analizzati i numerosi fattori che possono determinare la rottura di una condotta: da quelli endogeni come età, materiale e diametro della condotta, a quelli esogeni come temperatura, tipo di suolo, livello di profondità della falda, radici presenti nel terreno e cedimenti dello stesso.

I fattori di rottura delle condotte

«La vetustà, ad esempio, non è un elemento così critico – racconta Brunetti – Abbiamo infatti riscontrato che il polietilene, molto utilizzato perché facile da posare, ha da noi un tasso di rottura più alto indipendentemente dal periodo in cui è stato posato, perché risente maggiormente di altri fattori, come il processo produttivo di estrusione oppure il tipo di suolo in cui la condotta è posata». Un suolo argilloso e un suolo sabbioso si comportano infatti diversamente sia dal punto di vista della porosità che di conseguenza della permeabilità. Oppure si è visto che terreni con maggior salinità come quelli litoranei contribuiscono al deterioramento di un materiale come la ghisa.

 

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Acciaio e ghisa, o polietilene e pvc?

«L’Università – spiega Brunetti portando un altro esempio – ha analizzato le rotture con la variazione di temperatura nei 12 mesi dell’anno e si è visto che le condotte si rompono più facilmente d’estate e che pertanto c’è una correlazione diretta con i cambiamenti termici. Un altro elemento emerso dallo studio sono gli effetti delle microvibrazioni dei mezzi, in particolare in prossimità di fermate di autobus o di punti di raccolta dei rifiuti». Per le condutture Hera utilizza acciaio e ghisa tra i metalli e polietilene e pvc tra le plastiche. Generalmente, quando la pressione di esercizio è sopra i 16 bar il materiale scelto per le tubature è il metallo, al di sotto si opta per la plastica. Incide anche il diametro della condotta, collegato alla portata d’acqua da garantire: se supera i 300 millimetri si scelgono acciaio o ghisa, al di sotto polietilene o pvc.

 

Il Gruppo Hera è la prima realtà in Italia ad avviare un’importante sperimentazione per utilizzare plastica riciclata e di provenienza tracciata nella realizzazione di tali condotte.
Il Gruppo Hera è la prima realtà in Italia ad avviare un’importante sperimentazione per utilizzare plastica riciclata e di provenienza tracciata nella realizzazione di tali condotte.

La soluzione specifica

Unendo a queste indicazioni primarie l’analisi dei fattori che aumentano il rischio di rottura, sono state così aggiornate le linee guida che orientano la scelta del materiale per i rinnovi delle condotte. L’obiettivo è quello di individuare la soluzione specifica che a fronte del contesto in cui avviene la posa, del tipo di terreno e della temperatura ambientale, minimizzi il rischio di rottura. «Sul pvc in passato si è investito meno – considera Brunetti – ma ora lo utilizziamo maggiormente perché ha caratteristiche meccaniche migliori».

Si possono predire le rotture?

Raccolte queste informazioni, il Gruppo Hera ha deciso di fare un ulteriore passo e verificare se fosse possibile tradurle in un algoritmo che potesse predire le rotture: «Ci siamo quindi rivolti all’inglese Rezatec, realtà aziendale attiva nel campo Data Analytics e dell’intelligenza artificiale. Elaborando le informazioni sui fattori di rottura assieme ai dati sulle perdite effettivamente verificatesi nel 2016 e nel 2017, Rezatec ha sviluppato un algoritmo “a pesi dinamici”, con cui ha provato a individuare dove si erano verificate le perdite nel 2018, che avevamo già registrato». Il risultato ottenuto, spiega Brunetti, è stato confortante e ha convinto a proseguire nella sperimentazione: «Ora stiamo lavorando per fornire a Rezatec un ulteriore elemento di riferimento, che è la pressione media registrata in alcuni nodi della rete in modo che l’algoritmo possa considerare anche variazioni di pressione significative».

 

 

Rilanciare il progetto, ampliare il territorio

Nel 2020 l’algoritmo ha permesso di individuare il 35% della rete santarcangiolese su cui si è verificato il 69% delle rotture, ed è stato proprio questo risultato a suggerire l’opportunità di rilanciare il progetto anche nel 2021, ampliando la quota di acquedotto interessato. «D’altra parte – osserva Brunetti – Hera ogni anno investe oltre 100 milioni di euro nel comparto idrico, dei quali ben 30 milioni sono destinati al rinnovo delle condotte. Si tratta di 180/200 chilometri, che su una rete di 27 mila chilometri significa che dobbiamo scegliere con consapevolezza. Con le indicazioni fornite dall’algoritmo intelligente, che ci vengono restituite su un portale, procediamo a bonificare facendo dei rinnovi di rete e a fare una ricerca attiva e mirata delle perdite utilizzando sia i metodi tradizionali, come ad esempio i metodi acustici, che le tecnologie più innovative come i satelliti e i raggi cosmici».

Perdite occulte

Il Gruppo Hera, negli ultimi tre anni, grazie all’attività di ricerca attiva ha individuato 2.700 perdite occulte, riparando le quali sono stati recuperati circa 7 milioni di metri cubi di risorsa idrica.

«Mentre gli acquedotti italiani perdono ogni giorno una media di 24 metri cubi di acqua per chilometro di rete, il territorio emiliano-romagnolo servito da Hera evidenzia infatti una realtà radicalmente diversa, capace di limitare le perdite giornaliere a 9,1 metri cubi di acqua per chilometro» fanno sapere dal gruppo.

 

La sede del gruppo Hera, la multiutility attenta al territorio e alle imprese locali, leader nei servizi ambientali, idrici ed energetici
La sede del gruppo Hera, la multiutility attenta al territorio e alle imprese locali, leader nei servizi ambientali, idrici ed energetici

 

Le ricerche continuano

Le ricerche in tema di manutenzione predittiva di Hera non si fermano però qui. Tra i punti da approfondire resta il cosiddetto “colpo d’ariete”, ovvero un’onda di sovrapressione generata nell’impianto idrico che probabilmente incide sul rischio rottura. Intanto i risultati del lavoro durato due anni con l’Università di Bologna verranno presentati il 20 aprile: «Ma c’è l’intenzione – conclude Brunetti – di portarla avanti con un addendum. Intanto speriamo che il 2021 confermi bontà e solidità dell’algoritmo, che in futuro vorremmo arrivare a costruirci in Hera, al cui interno abbiamo conoscenze di data analytics».

 

Il protocollo d'intesa siglato nel 2013 dal rettore dell’Università di Bologna Ivano Dionigi e il presidente del Gruppo Hera Tomaso Tommasi di Vignano volto a potenziare i rapporti di collaborazione già esistenti e a promuovere nuovi progetti di didattica e di ricerca.
Il protocollo d’intesa siglato nel 2013 dal rettore dell’Università di Bologna Ivano Dionigi e il presidente del Gruppo Hera Tomaso Tommasi di Vignano volto a potenziare i rapporti di collaborazione già esistenti e a promuovere nuovi progetti di didattica e di ricerca.

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Marina Maffei
Marina Maffei
Giornalista e cacciatrice di storie, ho fatto delle mie passioni il mio mestiere. Scrivo da sempre, fin da quando, appena diciassettenne, un mattino telefonai alla redazione de Il Monferrato e chiesi di parlare con l'allora direttore Marco Giorcelli per propormi nelle vesti di apprendista reporter. Lì è nata una scintilla che mi ha accompagnato durante l'università, mentre frequentavo la facoltà di Giurisprudenza, e negli anni successivi, fino a quando ho deciso di farne un lavoro a tempo pieno. La curiosità è la mia bussola ed oggi punta sui nuovi processi di comunicazione. Responsabile dell'ufficio stampa di una prestigiosa orchestra torinese, l'OFT, scrivo come freelance per alcune testate, tra cui La Stampa.

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