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Obiettivo della tecnologia proposta è la realizzazione di reti smart, cioè di sistemi di condotte, idriche o fognarie, capaci di verificare con continuità la loro integrità strutturale e la loro capacità di trasporto di fluidi in pressione e non, comunicando in tempo reale il verificarsi di eventuali anomalie e intervenendo con l’autoriparazione.

Le reti tecnologiche sono pervasive in qualunque società industriale ed attraverso queste infrastrutture sono oggi veicolati imponenti quantità di gas e liquidi. Alcuni di questi sono estremamente pericolosi perché tossici e/o esplosivi, altri sono semplicemente infiammabili o con caratteristiche fisiche di pressione e temperatura (vapore) da poter essere di estrema pericolosità per chiunque si trovi in prossimità di versamenti non controllati. La maggior parte di queste reti è invece usata per convogliare e distribuire alla popolazione il fluido più importante per la vita stessa ovvero l’acqua potabile.

Frane, terremoti, correnti galvaniche, vibrazioni indotte dal traffico veicolare, furti d’acqua, sono solo pochi esempi della varietà di eventi che possono compromettere la funzionalità delle reti. Poi l'usura, l’alto grado di ramificazione territoriale e di densità così come l’uso prevalente della posa per interramento, rendono bene l’idea di quanto queste infrastrutture siano vulnerabili.

La soluzione comune alle diverse famiglie di problemi appena esposti è naturalmente la progressiva estensione del grado di conoscenza dell’integrità delle reti, realizzando sistemi di monitoraggio in cui sia rilevabile in tempo reale l’integrità strutturale e la capacità di trasporto di ciascun tronco costituente la rete nonché la possibilità di intervenire efficacemente e in modo non invasivo, quando qualcosa turba l’integrità delle condotte stesse.

Al fine di controllare capillarmente il processo di distribuzione di qualunque fluido è necessario realizzare reti con sensori posti in ciascun tronco, per le quali la tecnologia esistente non è idonea in particolare per quanto riguarda l’ambito urbano. Due sono le maggiori criticità da superare, la dipendenza da una fonte energetica del sistema che rende difficile l’incapsulamento del sensore all’interno della struttura del nuovo tubo, e l’adeguamento sostenibile del patrimonio esistente di tubi già in uso.

Per consentire che le condotte preesistenti possano diventare “reti smart”, cioè condotte dotate di sensoristica integrata per monitorare in continuo, tratto per tratto,  le caratteristiche principali:  pressione del fluido, velocità in condotta, integrità della condotta stessa etc.

In questo programma di ricerca si integrerà l’elettronica necessaria per le misure citate con un processo di risanamento non distruttivo delle tubazioni preesistenti mediante tecnologia NO-DIG (Gallery no-dig)
e più  precisamente, attraverso l’utilizzo della tecnologia CIPP (Cured In Place Pipe) - che prevede l’introduzione di fibre (poliestere, vetro, basalto ecc.) impregnate di resine termoindurenti per il rivestimento strutturale delle tubazioni esistenti, al fine di ristabilirne la piena funzionalità e/o cambiandone destinazione d’uso.

La grande flessibilità di tale tecnologia rispetto ad altre anche nel campo No-Dig permette, ad oggi, la scelta dei materiali (resine e fibre), in funzione della tubazione da ripristinare, e domani la scelta anche della sensoristica da utilizzare per il continuo monitoraggio. 

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In Italia, come in molti altri paesi, attualmente le tradizionali tecniche di scavo a cielo aperto rappresentano la soluzione più largamente utilizzata per la riabilitazione/sostituzione/installazione delle condotte interrate. 
Le principali fasi operative che caratterizzano
generalmene le tecnologie open-cut sono:
 

- delimitazione dell’area di intervento con blocco totale o
parziale della circolazione veicolare e pedonale;

- smantellamento delle sovrastrutture (pavimentazioni stradali, pedonali);

- scavo della trincea, realizzazione dell’intervento di progetto, rinterro;

- rifacimento della sovrastruttura.

Operando con le tradizionali tecnologie di scavo a cielo aperto, non vi è una grande differenza, dal punto di vista operativo, fra le operazioni necessarie per un intervento di semplice manutenzione o di sostituzione di condotte esistenti, rispetto alle operazioni da eseguire nel caso di installazione di una nuova condotta. In entrambi i casi è infatti necessario eseguire operazioni analoghe. Sotto questo punto di vista, le tecniche con scavi a cielo aperto sono quindi mezzi di intervento limitati, caratterizzati da bassi rendimenti ed elevati impatti ambientali. Pertanto, le tecnologie no-dig non solo rappresentano una valida alternativa alle tecniche tradizionali, ma costituiscono un insieme di tecniche “innovative” attraverso le quali è possibile eseguire tipologie di interventi fino a poco tempo fa inesistenti. L’esigenza fondamentale a cui il no-dig risponde è quella di limitare o eliminare gli effetti negativi e indesiderati che si legano alle operazioni di scavo a cielo aperto: perdita permanente dell’integrità del corpo stradale e di conseguenza della portanza e regolarità delle pavimentazioni, congestione del traffico veicolare, disturbo e disagio delle persone, inquinamento acustico e atmosferico, perdita di fatturato di esercizi commerciali e delle attività economiche che hanno sede laddove vengono aperti i cantieri, decadimento di immagine della città.

Il ricorso alle tecnologie no-dig è giustificato dalla possibilità di eseguire interventi che con tecnologie tradizionali non risulterebbero eseguibili del tutto o comporterebbero oneri economici talmente elevati da rendere l’intervento stesso proibitivo. Un tipico esempio è costituito dagli interventi di sostituzione di condotte interrate, con tecnologia tradizionale equivale a fare una nuova installazione. Con le tecnologie no-dig, dette appunto di sostituzione, è invece possibile fare tutto questo senza scavare e senza produrre detriti con enormi vantaggi sia in termini di ridotti costi e minore impatto ambientale, che di ridotti tempi di esecuzione degli interventi.

Un altro fattore importante che può giustificare il ricorso alle tecnologie no-dig è quello dei costi notevolmente ridotti rispetto ai decenni precedenti grazie all’aumento dell’offerta in termini di numero di imprese specializzate e di appalti che prevedono il no-dig e ad un miglioramento delle tecnologie e delle tecniche esecutive, con un conseguente aumento dell’efficienza e
della produttività.

Le tecniche, pur differenziandosi notevolmente tra di loro per impiego, strumentazione adottata e metodi, presentano caratteristiche comuni che consentono di raggrupparle nelle seguenti 5 macro-categorie così come definite dalla nomenclatur internazionale (ISTT International Society for Trenchless Technology):

-indagini conoscitive non invasive per  la ricerca
e la mappatura dei servizi esistenti; 
-perforazioni orizzontali guidate; 
-perforazioni orizzontali non guidate;

-tecniche di relining, per il riutilizzo
o lo sfruttamento di infrastrutture esistenti
- tecnologie associate; 

Mediante tecnologie no-dig è possibile installare condotte fognarie, acquedotti, tubi del gas, cavi telefonici, fibra ottica, cavi elettrici, tubi per il
teleriscaldamento ma anche cavi elettrici nudi per la media ed alta tensione
(ad elevata profondità, così da abbattere tutti i campi elettrici e magnetici).
Si possono inoltre realizzare microgallerie per il drenaggio,
per la stabilizzazione di pendii in frana o per il trattamento/messa
in sicurezza di siti inquinati.

Le tecnologie no-dig, soprattutto se applicate in ambito urbano, costituiscono una valida alternativa alle tecniche tradizionali per risolvere il problema del giusto equilibrio tra la necessità della realizzazione di servizi interrati e il rispetto dell’ambiente, dei costi sociali e degli aspetti di sicurezza dei cantieri.

Chiaramente Il confronto economico con le tecniche tradizionali deve essere fatto di volta in volta, calato sulle singole situazioni puntuali,
tenendo anche conto dei costi indiretti, che ricadono sulla collettività.
Ma in molti contesti realizzativi particolari
(attraversamenti stradali, ferroviari,  di corsi d’acqua, centri storici, 

fiancheggiamenti di strade urbane a traffico elevato o sezione modesta, 

risanamento dei servizi interrati,  riabilitazione senza asportazioni delle vecchie canalizzazioni) è necessario operare cercando di ridurre il disagio dei cittadini dovuto alla cantierizzazione, che ha un impatto negativo sia dal punto di vista sociale (aumento del traffico, intralcio delle attività commerciali, ecc) sia sull’ambiente (emissioni di inquinanti, produzione di polveri, ecc.). 

La tecnologia consente la riabilitazione di una condotta (tubo ospite) o manufatto tramite retroversione di guaina in feltro o feltro-tessile (detto liner) impregnata da un’opportuna resina termoindurente (detto carrier) e avente uno strato esterno in materiale plastico resistente chimicamente e fisicamente al fluido da convogliare. La guaina viene impregnata all’interno (parte che ad inserzione avvenuta andrà a contatto con la condotta da risanare) con una particolare resina, e avvolta in una camera di estroflessione.

Una delle parti terminali viene fissata per cerchiaggio alla bocca di uscita dell’estroflessore e la messa in pressione con aria provoca il rivoltamento e l’avanzamento della guaina nella condotta da risanare. Il liner viene quindi gonfiato all’interno del tubo da risanare, in modo da farlo aderire perfettamente alle pareti di questo. Una volta inserito e gonfiato il tubolare impregnato di resina viene fatto indurire attraverso la reticolazione (polimerizzazione) della resina di cui è impregnato. Il risultato è costituito quindi da un nuovo tubo, anche con funzioni strutturali, perfettamente aderente alla vecchia condotta da risanare, qualsiasi sia la forma di questa. Il nuovo tubo, in materiale composito, che risulta al termine dell’applicazione, oltre ad aderire perfettamente alle pareti interne del tubo ospite (la tubazione da risanare) è in gradi di assolvere a tutte le funzioni idrauliche e strutturali a cui assolveva il tubo preesistente.

A consolidamento terminato, la guaina indurita viene sezionata in corrispondenza dei pozzetti di ispezione intermedi e dei terminali. I punti di contatto terminali tra guaina (liner) e condotta esistente (host) vengono sigillati mediante l'applicazione a mano di appositi stucchi chimici leganti. Una volta realizzato il nuovo tubo interno con una fresa robotizzata si provvede a ricreare le aperture interne ripristinando i collegamenti laterali alla tubatura principale (es impianti di fognatura).

Quando possibile, è ciò ricorre nella gran parte dei casi, tutte le operazioni avvengono utilizzando i pozzetti esistenti o, altrimenti, realizzando scavi di intercetto della condotta esistente. Anche per i grandi diametri e per canali chiusi è possibile intervenire su tratti lunghi anche centinaia di metri operando da un unico punto di accesso. Per diametri di condotta da risanare superiori a 200 mm viene realizzata un’incastellatura perpendicolare alla condotta da risanare e la retroversione avviene mediante l’immissione di acqua all’interno del sacco a corona che si viene a formare, provocando, per gravità, il rivoltamento e l’avanzamento della guaina. La tecnologia consente il rinnovo di tubazioni di diametro da 200-2.000 mm ed è prevalentemente impiegato per reti idriche e fognarie, sia in ambito urbano che extraurbano. 


Il sistema prevede, dopo operazioni preliminari di pulizia, video ispezione e messa fuori servizio della tratta oggetto del relining, il preliminare confezionamento in stabilimento del liner, la sua impregnazione e il suo trasporto in cantiere dove con un procedimento che può essere quello dell'inversione o della semplice trazione (Pulled-in-Place) viene messo in opera all’interno della condotta da risanare.

La presente tecnologia di risanamento ha come finalità la realizzazione di un sistema per la riqualificazione delle reti idriche e fognarie, utilizzando guaine costituite da nuovi materiali compositi, prevedendo inoltre la contemporanea sensorizzazione mediante sistemi ottici.

Il sistema ricercato consentirà il recupero sostenibile della mole crescente di condotte vetuste che sia in ambito industriale che civile sono in opera. 

La sensorizzazione contemporanea delle condotte
consentirà di ottenere due benefici: 
 

- il monitoraggiocontinuo delle caratteristiche della specifica condotta, funzione di grande interesse in particolare per le infrastrutture critiche sulle quali si è intervenuti con tecniche di riabilitative in luogo di quelle di maggior costo basate sulla della loro sostituzione con elementi nuovi;