Questo caso di studio descrive un Monitoraggio della sicurezza delle condotte nella fascia media Installazione su una conduttura di adduzione idrica lunga 108 km che rifornisce il capoluogo di una provincia nel Sud-Est asiatico. Il progetto punta a garantire una copertura efficace ed economica per il rilevamento delle perdite in un’area geografica complessa, dove 23 delle 35 stazioni di monitoraggio non dispongono di accesso alla rete elettrica, rendendo necessari strumenti alimentati a energia solare e telemetria wireless.
1. Contesto del progetto
La conduttura (DN800, PN16, in ghisa sferoidale con rivestimento in malta cementizia) si estende da un impianto di trattamento dell’acqua grezza sul fiume Mekong fino a un centro provinciale di distribuzione idrica nel nord-est della Thailandia. Realizzata nel 2014, la conduttura principale, lunga 108 km, fornisce circa 180.000 m³/giorno a una popolazione di 890.000 abitanti distribuiti in tre distretti. Il cliente — un’autorità provinciale per l’approvvigionamento idrico — ha riscontrato un aumento del tasso di acqua non contabilizzata (UFW), che era salito da 14% a 23% nell’arco di 18 mesi, causato dall’invecchiamento delle guarnizioni dei giunti e da piccole perdite non individuate lungo il tratto rurale del percorso.
I vincoli di bilancio hanno impedito un'implementazione completa di sistema di fascia alta, ma l'ente richiedeva un sistema affidabile di rilevamento delle perdite con monitoraggio della portata e del livello nei punti critici. Il Fascia media È stata scelta l'architettura di monitoraggio della pipeline Kacise — che garantisce un equilibrio tra funzionalità e costi — con la possibilità di un'espansione graduale verso la fascia alta man mano che la rete si sviluppa. Per una panoramica dell'architettura a livelli, consultare il Panoramica sulla piattaforma di monitoraggio della sicurezza delle condotte.
2. Sfide
Il contesto operativo del Sud-Est asiatico ha comportato una serie di vincoli distinti rispetto alle tipiche installazioni di condotte occidentali:
- Assenza di alimentazione dalla rete elettrica nelle stazioni remote: 23 dei 35 punti di monitoraggio si trovano in aree agricole prive di rete elettrica. Era obbligatorio l'uso di strumentazione alimentata a energia solare con batteria di riserva, il che ha richiesto un'attenta gestione del consumo energetico per garantire il campionamento continuo con NPW e la correlazione acustica.
- Rischi legati alla stagione dei monsoni: La regione registra precipitazioni annuali comprese tra 1.200 e 1.600 mm, concentrate in 5 mesi. Il dimensionamento dei pannelli solari e i gradi di protezione IP delle strutture di protezione devono tenere conto dei lunghi periodi di cielo coperto e delle strade di accesso soggette a inondazioni.
- Regime di funzionamento a bassa pressione: La pressione di esercizio della conduttura varia da 2,5 a 6,0 bar (ben al di sotto degli 8–16 bar tipici del trasporto a lunga distanza). I segnali NPW a bassa pressione si attenuano più rapidamente, richiedendo una distanza minore tra le stazioni per ottenere una sensibilità equivalente.
- Sezioni di tubi non metallici: In diversi attraversamenti fluviali vengono utilizzate sezioni di tubi in HDPE (DN800, PE100), dove la propagazione del segnale di correlazione acustica convenzionale differisce rispetto a quella nel ghisa sferoidale, rendendo necessari modelli di velocità calibrati.
- Capacità tecniche locali: Il team interno dell'ente idrico ha un'esperienza limitata con i sistemi SCADA. Il sistema doveva garantire un funzionamento intuitivo, con un'interfaccia utente in lingua thailandese e requisiti di manutenzione minimi.
3. Soluzione
3.1 Architettura di sistema — Livello intermedio
L'implementazione di fascia media condivide lo stesso livello di rilevamento di base dell'architettura di fascia alta — NPW (1 kHz) e correlazione acustica (8 kHz) — ma prevede una strumentazione selettiva nei nodi chiave anziché una copertura completa in ogni stazione.
Ciascuna delle 35 stazioni di monitoraggio è dotata di un trasduttore di pressione e di un idrofono per il rilevamento delle perdite in doppia modalità. In 12 punti critici (camere di valvole, confini delle aree di misurazione distrettuali, attraversamenti dei fiumi principali), la strumentazione aggiuntiva comprende un Misuratore di portata a ultrasuoni a pinza KUFS2000A2 (non invasivo, DN800, misurazione bidirezionale della portata) per la verifica del bilancio idrico e un Sensore di livello a ultrasuoni alimentato a energia solare KUS660 (portata di 10 m, 4–20 mA + RS485) per il monitoraggio del livello della camera. I terminali RTU solari (pannelli da 600 W, batteria al litio da 2,4 kWh) soddisfano il fabbisogno energetico aggiuntivo senza necessità di allacciamento alla rete elettrica.
Il livello "cloud" utilizza la piattaforma IoT "cloud" con supporto nativo per le app mobili: il modello standard di allerta perdite basato sull'intelligenza artificiale genera avvisi con un tempo di allarme inferiore a 5 minuti e una precisione di localizzazione compresa tra ±150 e 200 m. Sono inclusi flussi di lavoro completi per la gestione degli ordini di lavoro e degli allarmi, in linea con le procedure di manutenzione del sistema esistente di dispacciamento delle squadre sul campo dell'ente idrico.
3.2 Configurazione delle apparecchiature
| Tipo di stazione | Quantità | Attrezzature principali | Fonte di alimentazione |
|---|---|---|---|
| Stazione di monitoraggio standard | 23 | Trasduttore NPW (1 kHz), idrofono acustico (8 kHz), RTU con telemetria 4G | Impianto solare da 400 W + batteria da 1,2 kWh |
| Stazione nodale principale (con portata e livello) | 12 | Misuratore di portata KUFS2000A2 (DN800), misuratore di livello a ultrasuoni KUS660 (10 m), NPW + acustico | Impianto solare da 600 W + batteria da 2,4 kWh |
| Uscita dell'impianto di trattamento | 1 | Misuratore di portata KUFS2000A2, trasmettitore di pressione, monitor di torbidità | Rete elettrica + UPS |
| Ingresso del centro di distribuzione | 1 | Misuratore di portata KUFS2000A2, analizzatore di qualità dell'acqua KWS-800 (4 parametri di base) | Rete elettrica + UPS |
| Piattaforma cloud | 1 | KC-PipeGuard™: IoT su cloud, dashboard BI, server per app mobili | Ospitato su cloud (AWS Singapore) |
3.3 Specifiche tecniche: gamma media vs. requisiti previsti
| Parametro | Requisiti del cliente | Consegnato (fascia media) |
|---|---|---|
| Metodo di rilevamento delle perdite | NPW + acustico | NPW 1 kHz + acustico 8 kHz |
| Dimensione minima rilevabile della perdita | portata ≥3% (circa 5,4 m³/h) | <2% (circa 3,6 m³/h) |
| Precisione nella localizzazione delle perdite | ±250 m | ±180 m (NPW + fusione acustica) |
| Tempo di allarme (perdita ≥3%) | <10 min | <3 min |
| Precisione della misurazione della portata | ±2% di lettura | ±1,01 TP3T (KUFS2000A2, bidirezionale) |
| Intervallo di misura del livello | 0–8 m | 0–10 m (ultrasuoni KUS660), ±3 mm |
| Autonomia solare (in assenza di sole) | 72 ore | 96 ore (banco batterie di grandi dimensioni) |
| Trasmissione dei dati | Rete cellulare 4G | 4G LTE (doppia SIM per ridondanza) |
| Grado di protezione | IP65 come requisito minimo | IP66 (equivalente a NEMA 4X) |
| Lingua dell'interfaccia utente | Thailandese + Inglese | Thailandese + Inglese (dispositivi mobili + web) |
3.4 Attuazione
Il progetto è stato realizzato in 13 settimane, comprese le indagini sul sito, la costruzione delle fondamenta per i pannelli solari, l’installazione dei sensori e la messa in servizio dell’impianto. È stato adottato un approccio di implementazione per fasi: il primo tratto di 25 km (9 stazioni) è stato reso operativo entro 6 settimane per garantire una copertura immediata del segmento con la più alta concentrazione di UFW. I restanti tratti sono stati messi in servizio in due fasi successive.
Installazione a morsetto del Misuratore di portata KUFS2000A2 si è rivelata particolarmente vantaggiosa, in quanto ha eliminato la necessità di tagliare le tubazioni o di interrompere il processo su una conduttura principale in esercizio. La precisione di misurazione della DN800 è stata verificata rispetto a un misuratore di portata elettromagnetico di riferimento all’uscita dell’impianto di trattamento, ottenendo una concordanza di ±0,8% in un periodo di confronto di 7 giorni.
4. Risultati
I dati relativi alle prestazioni dei primi sei mesi di funzionamento (da aprile a settembre 2026, compresa l'intera stagione dei monsoni) dimostrano l'efficacia della configurazione Mid-Range.
| Indicatore di prestazione | Situazione iniziale (prima) | Dopo (sistema di fascia media) | Miglioramento |
|---|---|---|---|
| Tariffa UFW | 23.1% | 11.7% | −11,4 punti percentuali |
| Tasso di rilevamento delle perdite (tutte le perdite segnalate) | 41% (manuale) | 91% | +50 pp |
| Tempo medio che intercorre tra il verificarsi della perdita e il suo rilevamento | 6,7 giorni (secondo quanto riferito dai clienti) | 2,4 minuti (automatico) | 99,971 TP3T più veloce |
| Numero di perdite individuate e riparate | 4 (ultimi 6 mesi) | 17 | +325% |
| Errore medio nella localizzazione delle perdite | N/A (non localizzato) | ±160 m | N/A |
| Tempo di funzionamento del sistema solare | N/A | 99,81 TP3T (monsone compreso) | N/A |
| Produttività del personale sul campo (perdite individuate per giornata di pattugliamento) | 0.3 | 1,9 (in base al sistema) | +533% |
Un evento particolarmente degno di nota si è verificato durante un periodo di tre giorni caratterizzato dal monsone nel mese di agosto, quando quattro giorni consecutivi di forte copertura nuvolosa hanno ridotto la produzione solare a 35% della capacità nominale. La batteria di riserva con autonomia di 96 ore ha garantito il funzionamento ininterrotto del sistema NPW e del campionamento acustico per tutto il periodo: non sono state registrate lacune nei dati in nessuna stazione.
Ai fini del confronto con i parametri di riferimento internazionali relativi alle perdite idriche, il Gruppo di esperti sulle perdite idriche dell’International Water Association fornisce dati di riferimento esaustivi sui programmi di riduzione dell'UFW in regioni con condizioni climatiche simili.
5. Conclusione
The Monitoraggio della sicurezza delle condotte nella fascia media L'implementazione su questa conduttura principale di 108 km nel Sud-Est asiatico ha consentito di ridurre l'UFW da 23,11 TP3T a 11,71 TP3T entro 6 mesi dall'entrata in funzione. La combinazione della tecnologia NPW e del rilevamento a correlazione acustica in ogni stazione, insieme al monitoraggio selettivo della portata e del livello nei nodi critici, ha garantito una copertura affidabile per il rilevamento delle perdite lungo l’intero percorso — comprese le 23 stazioni alimentate a energia solare che hanno funzionato senza interruzioni anche in condizioni di monsone.
L'installazione a morsetto del Misuratore di portata a ultrasuoni KUFS2000A2 ha eliminato le interruzioni operative tipicamente associate all'installazione a posteriori di misuratori di portata su condotte principali in servizio. Il Sensore di livello a ultrasuoni alimentato a energia solare KUS660 ha garantito un monitoraggio affidabile del livello della camera senza alcun investimento in infrastrutture elettriche nelle stazioni remote.
Per le aziende idriche del Sud-Est asiatico e di altre regioni tropicali che gestiscono reti di trasporto simili con budget limitati e accesso limitato alla rete elettrica, il livello “Mid-Range” offre un punto di ingresso pratico per il monitoraggio delle condotte alimentato da energia solare senza compromettere la capacità di rilevamento. Il percorso di aggiornamento modulare verso la fascia High-End garantisce che, man mano che le priorità di rete e i budget aumentano, l’infrastruttura installata sul campo supporti un’espansione a tutto campo, compreso il monitoraggio completo della qualità dell’acqua e il rilevamento di gas. Per ulteriori informazioni sul ruolo del monitoraggio della portata nella sicurezza delle condotte, consultare il Panoramica sul prodotto KUFS2000A2.
Messa in servizio dell'impianto: marzo 2026 | Dati sulle prestazioni: aprile–settembre 2026 | Condotta: DN800, PN16, ghisa sferoidale / HDPE, 108 km | Regione: Thailandia nord-orientale (bacino del Mekong)
