Il potenziamento delle tubature dell'acqua nel Regno Unito ha reso più difficile il rilevamento delle perdite

Jul 13, 2023

Principale ricercatore in ingegneria e scienze fisiche, Università di Southampton

Jen Muggleton riceve finanziamenti dall'EPSRC e dalla UK Water Industry Research.

L'Università di Southampton fornisce finanziamenti come membro di The Conversation UK.

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Il Regno Unito perde l’incredibile cifra di 3 miliardi di litri d’acqua ogni giorno a causa delle perdite nei tubi. La questione non è limitata al solo Regno Unito. A livello globale, ogni giorno vengono persi quasi 90 miliardi di litri d’acqua, pari a circa la metà di tutta l’acqua pompata nel mondo.

L’impatto ambientale di questa perdita d’acqua è notevole. Il processo di trattamento e pompaggio dell'acqua consuma tra il 2% e il 3% del consumo energetico totale mondiale, quindi l'energia sprecata a causa della perdita d'acqua corrisponde a circa l'1% dell'impronta di carbonio globale.

Ma perché fuoriesce così tanta acqua dai tubi?

La rete idrica del Regno Unito è costituita da un vasto sistema di condutture interrate, che si estende per oltre 300.000 km. Molte di queste tubature furono installate in epoca vittoriana – e alcune più di 200 anni fa – e ora si stanno deteriorando. Questi tubi sono spesso situati in aree difficili da raggiungere e affollate, in profondità nel sottosuolo, rendendo molto impegnative la manutenzione, le riparazioni e il rilevamento delle perdite.

Negli ultimi decenni, le società idriche hanno introdotto tubi in plastica con l’aspettativa di ridurre il numero di perdite. Oggi circa un terzo della rete è costituita da tubi di plastica. Tuttavia, anche questi tubi sono soggetti a perdite, soprattutto in corrispondenza delle giunzioni.

Una delle sfide che l’industria idrica del Regno Unito deve affrontare è che rilevare perdite nei tubi di plastica si è rivelato più difficile del previsto. Negli ultimi 25 anni ho lavorato a stretto contatto con l’industria idrica del Regno Unito per capire dove abbiamo sbagliato. Si scopre che il modo tradizionale di cercare perdite sui tubi metallici – ascoltandoli – non funziona bene per i tubi di plastica.

Le perdite d'acqua producono un suono udibile. Nel caso dei tubi metallici, questi suoni possono percorrere molte centinaia di metri – a volte anche chilometri – lungo il tubo.

Usiamo strumenti chiamati idrofoni per captare questi segnali acustici. Gli idrofoni sono essenzialmente microfoni subacquei che posizioniamo in punti accessibili lungo la rete di tubazioni, come gli idranti. Analizzando il tempo impiegato dal rumore della perdita per raggiungere diverse posizioni dell'idrofono, è possibile stimare la posizione della perdita.

Questo metodo di rilevamento delle perdite è stato ampiamente utilizzato nel settore idrico per molti decenni e si è dimostrato molto efficace, fino all’introduzione su vasta scala dei tubi in plastica.

Quando lo stesso metodo per il rilevamento delle perdite fu utilizzato per la prima volta su tubi di plastica, semplicemente non funzionò. Da allora abbiamo passato anni a studiare come viaggia il suono nei tubi dell’acqua in plastica, e ora sappiamo che accade qualcosa di molto diverso rispetto alle loro controparti in metallo.

Il motivo per cui il suono viaggia così lontano nei tubi metallici è che l'energia acustica rimane in gran parte nell'acqua. Tuttavia, nei tubi di plastica, gran parte dell'energia viene trasferita alla parete del tubo dove si dissipa sotto forma di calore o si irradia nel terreno circostante. Di conseguenza, c'è meno energia acustica disponibile per viaggiare lungo il tubo.

In parole povere, il rumore della perdita non arriva così lontano nei tubi di plastica, quindi spesso il suono non raggiunge gli idrofoni posti lungo la rete di tubi.

I ricercatori stanno attualmente esplorando diversi modi per sfruttare il fatto che gran parte dell’energia sonora derivante dalle perdite nei tubi di plastica si irradia nel terreno.

Un modo potrebbe essere quello di misurare le vibrazioni sulla superficie del terreno e utilizzare queste misurazioni per determinare la posizione della perdita. Dispiegando una serie di sensori in prossimità del tubo, possiamo capire la direzione da cui proviene il rumore della perdita. Misurazioni ripetute effettuate in luoghi diversi ci permetterebbero quindi di restringere gradualmente la posizione della perdita.