Hassan Aboelnga
Al giorno d’oggi, i gemelli digitali sono mainstream. Tecnologie come sensori, analisi dei big data e cloud computing alimentano una nuova generazione di risorse idriche connesse all’IoT e persino infrastrutture cittadine.
I Digital Twin promettono di risolvere i complessi problemi del settore idrico migliorando i processi, aumentando la produttività, riducendo al minimo i rischi e ottimizzando l’efficienza operativa e le prestazioni totali. Inoltre, migliorando il processo decisionale utilizzando l’automazione per prevedere i risultati in una serie di contesti.
In realtà, tuttavia, ci sono numerose sfide quando si tratta di gestione dell’acqua e gestione dei gemelli digitali. Ad esempio, l’identificazione e la gestione dei dati del prodotto lungo il ciclo di vita del prodotto, la creazione di modelli di simulazione in diversi sistemi IT e la gestione di enormi volumi di dati.
L’Obiettivo di Sviluppo Sostenibile (SDG) 6.1 delle Nazioni Unite (ONU) richiede un accesso universale ed equo all’acqua potabile sicura e conveniente per tutti. Per raggiungere l’SDG 6.1 sul servizio idrico “gestito in sicurezza”, tra le altre cose, l’acqua deve essere “disponibile quando serve“. Allo stesso modo, l’articolazione dell’ONU della Risoluzione 64/292 sul diritto umano all’acqua stabilisce che le forniture idriche dovrebbero essere “sufficienti e continue per usi personali e domestici“.
Cosa sono le forniture idriche intermittenti?
Intermittent Water Supply (IWS) è un servizio di approvvigionamento idrico convogliato che fornisce acqua alle persone per meno di 24 ore al giorno e viene utilizzato quando la fornitura e la capacità disponibili del sistema di approvvigionamento idrico sono troppo deboli. Tali sistemi sono diffusi in molti paesi e colpiscono fino a 1,2 miliardi di persone in tutto il mondo.
La prevalenza e la persistenza di queste forniture idriche intermittenti pongono importanti interrogativi sulla capacità dell’IWS di soddisfare l’SDG6 e il diritto umano all’acqua. Rispondere a una domanda del genere richiede un quadro di riferimento per comprendere le cause dell’IWS.
L’IWS può essere causato da una serie di fattori, come mostrato nella figura seguente, tra cui la scarsità d’acqua, lo sviluppo di un sistema oltre i parametri e le capacità di progettazione iniziali, la governance debole e il comportamento degli utenti. Alcuni errori comuni tra i gestori delle utility sono che la pressione nel sistema provoca usura sui tubi, i sistemi idrici forniscono un’equa distribuzione e che IWS può fornire più tempo per la manutenzione e le riparazioni.
Principali cause di approvvigionamento idrico intermittente, Aboelnga 2019
Complessità della modellazione di forniture idriche intermittenti
Con le forniture idriche intermittenti, le capacità di pompaggio devono essere molto più elevate, funzionando quasi continuamente ad un ritmo elevato. Anche le capacità di archiviazione devono essere estese. Questo può portare a una spirale discendente, in quanto la gestione del sistema è estremamente difficile, mentre la disponibilità a pagare dei clienti è bassa. I consumatori sono obbligati a raccogliere quanta più acqua possibile durante le ore di fornitura limitate.
La domanda di acqua è completamente diversa da un approvvigionamento idrico continuo, dove non si basa sulle nozioni di variazioni diurne della domanda, ma piuttosto sulla quantità massima di acqua che può essere raccolta durante le ore di approvvigionamento.
I modelli idraulici sono strumenti di supporto alle decisioni molto potenti per una gestione efficace delle reti di distribuzione dell’acqua. Tuttavia, la modellazione dei sistemi IWS è intrinsecamente complessa poiché questi sistemi non sono completamente pressurizzati, hanno ore di approvvigionamento idrico limitate al giorno e contengono molti punti di ghiera e connessioni del serbatoio del tetto. Lo svuotamento e il riempimento alternati delle condutture idriche rendono difficile l’applicazione anche dei modelli idraulici standard.
Hassan Aboelnga in un QTalk sulla gestione dell’acqua in Medio Oriente e Nord Africa
In che modo i sistemi di approvvigionamento idrico intermittente possono trarre vantaggio dai gemelli digitali
I modelli di monitoraggio idraulico e della qualità dell’acqua possono svolgere un ruolo importante per diagnosticare i sistemi IWS, prendere decisioni informate e fornire indicazioni ai professionisti dell’acqua su come migliorare al meglio il servizio e la qualità dell’acqua.
Simulazioni più avanzate di IWS includono il processo di riempimento dei tubi all’inizio della fornitura. Con i gemelli digitali, il modello idraulico può anche essere abbastanza robusto da visualizzare la pressione di alimentazione, la durata, il tasso di perdita e il consumo di acqua. Dimostra anche come il comportamento dell’IWS vari notevolmente quando le persone ricevono l’acqua, aiutandoci a capire perché i sistemi esistono e persistono.
Per facilitare questa trasformazione del settore idrico, l’acqua digitale può aiutare a spostare le forniture idriche intermittenti nella fornitura 24 ore su 24, 7 giorni su 7, attraverso un sistema di nodi di sensori wireless. Ciò significa che è possibile modellare continuamente i dati idraulici, come pressione e portata, trasmettendoli a server basati su cloud per l’elaborazione e l’archiviazione. Quindi, i flussi di dati provenienti dai nodi dei sensori vengono integrati in un sottosistema di modellazione idraulica online che è responsabile della stima e della previsione online dello stato idraulico del sistema di distribuzione dell’acqua. Ciò ti consente di pianificare con 24 ore di anticipo.
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