Convegno Tecnologie no-dig per la sostenibilità economica - sociale - ambientale Confronto fra aziende, enti e gestori

1. Progettare con le tecnologie no-dig:
spunti sulle valutazioni preventive
alla luce delle informazioni da raccogliere.
Tecnologie no-dig per la sostenibilità economica – ambientale – sociale.
ECOMONDO – Rimini 8 novembre2018
Prof. Ing. Stefano Mambretti, PhD

2. Aree da investigare
Le fasi operative attraverso le quali viene elaborato il programma di
sostituzione/risanamento delle tubazioni stradali sono:
 zonizzazione della rete di distribuzione/drenaggio, ad esempio
mediante determinazione del punteggio di demerito;
 identificazione delle zone/tratte di rete;
 ispezione delle condotte e classificazione per la riabilitazione.

3. ISO 11297 «Punteggio di demerito»
Tubazioni in ghisa grigia con giunti canapa-piombo e tubazioni in
altro materiale non previsto dalle norme vigenti.

4. Prospetti

5. Altre tubazioni
Tubazioni in acciaio non protetto catodicamente

6. Oltre la norma: la metodologia
Stante la vetustà delle reti (acquedottistiche e fognarie) è
impossibile – o comunque molto oneroso – procedere all’ispezione
«a tappeto» dell’intera rete.
Occorre pertanto determinare dei criteri sia per programmare le
ispezioni, sia per redigere un piano di interventi.
Si osservi anche che la ricerca perdite dovrebbe essere intesa in un
modo differente rispetto al passato e alla letteratura più diffusa in
Italia, che è solo parziale.

7. Parametri da considerare (non è normativa)
Le procedure sviluppate, ormai frequenti in letteratura, in generale
si basano su combinazioni di parametri come:
 Età
 Materiale
 Diametro
 Traffico nella strada sovrastante
 Profondità di posa
 Ciclo di carichi/scarichi (più che il valore di pressione)
 Numero di interventi di riparazione effettuati
 …
Eventualmente combinato con metodi di previsione di perdita.

8. Ricerca del Politecnico di Milano
Responsabile Scientifico: Prof. Gianfranco Becciu
min
max
max
( ) 1 exp FR FR
T T
FR FR
I I
HIRC HIRC
I I
  
  
        
  
Combinazione di una valutazione dello stato di fatto e dei fattori di
rischio evolutivo

9. ( ) ( )
( )
( )
P x A P A
P A x
P x


Modello probabilistico
di tipo Bayesiano
( )P x A
( )P A x
 P x
( )P A
= probabilità condizionata di avere un deterioramento
(evento A) per un collettore con le caratteristiche x
= probabilità di avere un deterioramento (evento A)
= probabilità (frequenza) che un collettore abbia
caratteristiche x
= probabilità condizionata che un collettore abbia
caratteristiche x, assunto che abbia un
deterioramento
Collettori non ispezionati

10. Collettori non ispezionati
Per i collettori non ispezionati sono disponibili solo tre fattori di
rischio: Dimensioni, Età, Traffico. Essi sono comunque quelli
considerati più rilevanti.
Per aumentare la numerosità dei campioni e incrementare la
robustezza del metodo, per ciascuno di questi fattori sono state
definite solo due classi di variabilità, per un totale di 8 possibili
combinazioni.
Dimensioni
< 1500 mm
≥ 1500 mm
< 1940
≥ 1940
< 0.43
≥ 0.43
Età Traffico

11. Mappa delle priorità d’ispezione
 Bassa priorità P(A/x) < 0.30
 Media priorità 0.30 ≤ P(A/x) < 0.60
 Alta priorità 0.60 ≤ P(A/x)

12. Indice dello stato di fatto (αt) tT
K
1
1 ae
 

 
t = età del collettore in anni al 2016
t0 = età del collettore in anni al tempo dell’ispezione
α0 = indice dello stato di fatto al tempo dell’ispezione
a, K = parametri
MIN
1
a 1

 
0
0
t
K
1 1
ln 1
a 

  
   
  
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
20 70 120
αt
t: time
t0 20 years
0.05
0.15
0.35
0.55
0.95
α0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
60 80 100 120 140
αt
t: time
t0 60 years
0.05
0.15
0.35
0.55
0.95
α0

13. Indice dello stato di fatto al momento dell’ispezione (α0)
Varia tra:
0.05 = collettore senza segni apparenti di degrado
0.90 = collettore con estesi segni di degrado
Tipo
di segni
Fondo Copertura e piedritti
Rari Frequenti Generalizzati Rari Frequenti Generalizzati
Lesioni 0.10 0.25 0.30 0.45 0.55 0.60
Dissesti 0.20 0.35 0.40 0.55 0.65 0.70
Erosioni 0.40 0.75
Erosioni e
dissesti
0.30 0.40 0.45 0.65 0.75 0.80

14. Indice dei Fattori di Rischio (IFR)
1 1 2 2FR FR FRI CI CI   
IFR1 (Fattori di resistenza):
 Materiali (PM = 0.30)
 Età (PE = 0.35)
 Forma (PF = 0.15)
 Dimensioni (PD = 0.20)
IFR2 (Fattori di Carico):
 Traffico (PT = 0.40)
 Profondità di posa (PA = 0.20)
 Interferenza falda (PH = 0.30)
 Presenza sedimenti (PS = 0.10)
C1= 0.4
C2= 0.6

15. Fattori di Resistenza (IFR1): esempio
1FR MFRMFFRFDFRDEFREI PI PI PI PI   
Fattore di rischio legato al materiale:
Copertura Piedritti Fondo Tot.
Cemento Armato 0.10 0.05 0.00 0.15
Mattoni 0.25 0.10 0.05 0.40
Mattoni e CLS 0.30 0.20 0.10 0.60
CLS 0.35 0.25 0.25 0.85

16. Fattori di Carico (IFR2): esempio
1
i
TPi
N
I e

 
  
 

 
1 2 3
max max max
trolleybusbus tram
bus trolleybus tram
ii i
TUi U U U
NN N
I P P P
N N N
     
2
2
11
2
0.5TP
N
N
I e

 
 
  
 

PU1 (bus) 0.25
PU2 (trolleybus) 0.35
PU3 (tram) 0.40
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 5000 10000
ITP
N. Medio di veicoli eq./ora di punta
Indice di Trasporto privato
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0 1 2 3 4 5
ITUi
N. Linee
Indice di Trasporto pubblico
Bus
Trolleybus
TRAM
Si è ipotizzato che il Fattore di
Rischio legato al traffico evolvesse
esponenzialmente con la
numerosità del numero medio dei
veicoli equivalenti (ora di punta) nel
caso del trasporto privato e
linearmente nel caso del trasporto
pubblico.

17. Mappa del Rischio
Basso rischio
(0.01 < HIRC ≤ 0.30)
Rischio medio-basso
(0.30 < HIRC ≤ 0.45)
Rischio medio
(0.45 < HIRC ≤ 0.65)
Rischio medio-alto
(0.65 < HIRC ≤ 0.80)
Rischio alto
(0.80 < HIRC ≤ 1.00)

18. Ispezioni
dall’esterno. Nel passaggio la videocamera trasmette le immagini
all’operatore e le registra. L’operatore all’esterno del condotto può
verificare la presenza di problemi e soffermarsi od ingrandirle per poi
procedere ad una migliore analisi.
«Periscopio»
Si inserisce all’interno del pozzetto, si illumina la condotta e si
effettua una osservazione con la possibilità di “zoomare” i tratti che
appaiono più critici.
Videoispezioni
Consiste nel montare una telecamera
su un carrello, normalmente
cingolato (ma può anche essere
galleggiante, con un sonar per
mappare il fondo canale), teleguidato

19. Ispezioni (cont.)
Rilievo 3D
Si usano due fotocamere installate alle due estremità del carrello che
scattano fotografie ad amplissimo angolo di visione, ad alta
definizione ed a brevi distanze (qualche centimetro).
Pipe Penetrating Radar
Permette di mappare lo stato delle strutture di rinforzo (definendo il
grado di corrosione delle armature), lo spessore della parete di
condotta e classificare i vuoti esterni alle tubazioni. In questo modo è
possibile una valutazione precisa del grado di deterioramento della
condotta e quindi una sua classificazione ai fini della definizione delle
priorità di intervento e per procedere ad una corretta progettazione
del risanamento.

20.  Laser scanner 3D
In genere si usa per effettuare il rilevo di particolari e puntuali
manufatti, come possono essere gli scaricatori di piena. Non richiede
illuminazione, ha oggi costi sufficientemente ridotti da concorrere con
quelli dei rilievi manuali. Per distanze comprese tra 1 e 50 m, hanno
precisione dell’ordine di qualche millimetro. Il risultato
dell’acquisizione è un insieme di punti sparsi nello spazio in modo più
o meno regolare che comunemente viene chiamata nuvola di punti
che consente la ricostruzione tridimensionale dell’oggetto rilevato.
Ispezioni (cont.)

21. Classificazione del danno (UNI EN 13508:2012)
Indagine e valutazione degli impianti di raccolta e smaltimento di
acque reflue all'esterno di edifici
Parte 1: Requisiti generali
Parte 2: Sistema di codifica per ispezione visiva

22. UNI EN 13508-1:2012 – Metodologia
L’obiettivo dell’indagine è quello di
stabilire una panoramica delle
condizioni del sistema per produrre un
piano di gestione e di intervento con la
definizione delle priorità, anche
attraverso la predisposizione di
indagini più dettagliate, pervenendo,
per quanto possibile, ad una
valutazione della vita utile delle
diverse componenti e della loro
resilienza.

23. Il campo di applicazione delle indagini deve essere determinato nel
senso di dare indicazioni in merito a:
 estensione geografica
 livello di precisione e dettaglio
 integrità strutturale
 aspetti di qualità dell’acqua e dell’ambiente.
NOTA: la valutazione dell’adeguatezza di una rete idrica non è
limitata alla valutazione della vita residua od all’intervento di
consolidamento , ma deve essere estesa alla valutazione della
capacità idraulica del sistema.
Metodologia (cont.)

24. Metodologia (cont.)
La revisione delle informazioni esistenti è una operazione
fondamentale quando non si voglia affidare tutta l’analisi del sistema
alla sola ispezione visuale. Le informazioni sono i dati storici relativi
alle occlusioni, collassi, perdite o denunce di odori molesti. Non è da
escludersi la presenza di preesistenti ispezioni od interventi. In alcuni
casi sono presenti misure idrauliche (portata, altezza o pressione), i
calcoli di progetto e modelli idraulici. Per le valutazioni relative alla
statica dei condotti risulta indispensabile anche la conoscenza del tipo
di terreno sul quale è posato e quelle del traffico soprastante.
Le indagini idraulica e di qualità hanno lo scopo di attestare la
funzionalità del sistema e di verificare se vi siano perdite verso
l’ambiente o immissioni dall’ambiente circostante. Le indagini relative
all’operatività del sistema riguardano la verifica della presenza di
eventuali blocchi, sia fisici (ad esempio nelle condotte) sia funzionali
(ad esempio nelle stazioni di pompaggio).

25. Metodologia (cont.)
Le indagini strutturali sono relative alle attività che riguardano la
valutazione dell’integrità del sistema. Se si effettua solo un’analisi
visuale occorre prestare attenzione almeno ai seguenti parametri:
 crepe e fratture;
 deformazioni;
 giunti disassati;
 connessioni difettose;
 presenza di radici, infiltrazioni, depositi ed in generale di ostacoli;
 subsidenza;
 difetti di pozzetti e camerette di ispezione o valvole od altri
dispositivi eventualmente presenti;
 danni meccanici o dovuti ad attacchi chimici.

26. Metodologia (cont.)
La valutazione delle prestazioni dovrebbe riguardare sia la
frequenza attesa delle possibili inadeguatezze dei componenti del
sistema, sia le loro conseguenze, in modo tale da realizzare una
lista delle priorità di intervento.
Occorre comunque, come minimo obiettivo del Gestore,
mantenere il valore della rete che gli è stata affidata, che viene
ridotto annualmente per via dell’invecchiamento del sistema.
Problema: come valutare l’affidabilità dei dati forniti/disponibili?

27. UNI EN 13508-2:2012 – Esempio di valutazione del danno.

28. Scheda da compilare per la valutazione del danno

29. Codifica
Localizzazione del danno
per le condotte

30. Classificazione del
danno per le condotte
Codifica

31. Esiste analoga codifica e
classificazione del danno
anche per i pozzetti.
Codifica

32. Nella parte superiore della condotta (da ore 11 a ore 01) si ha una
deformazione della condotta (codice BAA) in direzione verticale
(caratterizzazione A) di circa il 10%
Esempio

33. Nella parte superiore della condotta (ad ore 12) e nella parte inferiore
(ad ore 06) si ha una frattura della condotta (codice BAB –
caratterizzazione B) in direzione longitudinale (caratterizzazione A) di
circa il 1 mm.
Esempio

34. Esempio
In questo pozzetto c’è un problema relativamente a un gradino
(codice DAQ – quantificazione 1) non codificata nella norma
(caratterizzazione Z) e quindi specificata nei «Remarks».

35. Valutazione secondo ATV-A 127

36. Contatti
Email:
Cellulare:
stefano.mambretti@polimi.it
347.7352491
Prof. Ing. Stefano Mambretti, PhD