Sistema trasmissione dati

I dati raccolti dai vari sensori dovranno essere trasmessi al computer di supervisione e controllo.
quindi il sistema base comprenderà i seguenti elementi:

• Componenti di trasmissione dati tra i sensori posti sui torrini e il controllore posto sul terminale a mare del diffusore.

• Componenti di interfaccia tra i sensori di portata e pressione assoluta e il controllore

• Modem acustico per trasmissione a terra

• Modem ricevitore, localizzato presso l'impianto, a circa 10 metri di profondita', con batterie, il tutto contenuto in un contenitore stagno sul fondo. In superficie una boa conterra' un rice-trasmettitore radio verso il ricevitore a terra.

• Analogo rice-trasmettitore radio sarà localizzato presso i sensori di portata e pressione, sulla condotta a terra

Sensori

1. Sensore di portata sulla terminazione del diffusore

Inizialmente si era ipotizzato di misurare le singole portate in uscita su tutti i bocchelli – ciò anche ai fini di una verifica idraulica della distribuzione delle portate lungo i diffusori a bocchelli multipli. La ricerca eseguita nel campo dei misuratori di portata ha portato ad escludere tale indirizzo per una molteplicità di motivi.

A parte il costo elevato e la difficoltà d’installazione subacquea di misuratori di tipo magnetico od ultrasonico, qualunque altro tipo di misuratore di portata richiede un adeguato tratto rettilineo a monte ed a valle del sensore, condizione questa in contrasto con la situazione attuale – bocchelli corti – e con lo scopo del progetto (sistema semplice e ripetibile a basso costo).

L’ipotesi di lavoro originale è stata quindi modificata e si è deciso di rilevare la portata in uscita sul solo foro terminale, per mezzo di un gruppo di misura della portata con orifizio calibrato e sensore/trasmettitore di pressione differenziale utilizzando per i torrini laterali sensori di tipo diverso, indirizzati su altri parametri di funzionamento.

E’ stato quindi deciso di misurare la sola portata al bocchello terminale del diffusore, le cui caratteristiche condizionano, attraverso la perdita di carico localizzata, il funzionamento del diffusore stesso.

Tra le soluzioni disponibili, si è adottata quella più semplice ed affidabile, l’ uso quindi di un gruppo di misura basato su un orifizio calibrato, posto tra due sensori di pressione a membrana circonferenziale e corredato con sensore/trasmettitore di pressione differenziale.

Principale vantaggio di questa soluzione è quello di utilizzare per la misura un orifizio, il cui diametro potrà essere variato, non solo in funzione del differenziale di pressione necessario per la misura, ma anche per creare il giusto bilanciamento portata/perdita di carico ai fini della ottimizzazione del funzionamento idraulico del diffusore.

Va inoltre precisato che, una volta misurata con precisione accettabile la portata sul bocchello terminale, e verificato (con i sensori più avanti descritti) il funzionamento omogeneo degli altri bocchelli, sarà deducibile, per confronto con la portata in ingresso alla condotta e con uno qualunque dei programmi per il calcolo idraulico del diffusore, la portata "media" su ciascun bocchello.

Va evidenziato che il gruppo di misura sarà progettato come elemento indipendente ad collegare con flangiatura al bocchello terminale, qualunque ne sia la forma, la lunghezza e l’orientamento. Tale configurazione permetterà un rapido smontaggio, nel caso se ne presenti la necessità.

La presenza di un disco con orificio calibrato – anch’ esso di facile rimozione e sostituzione – permetterà inoltre, per mezzo di idonee variazioni del diametro del foro, di ottenere una effettiva "regolazione" del diffusore nel caso di dimensionamento non corretto o di variazioni significative ed impreviste delle portate.

2. Sensori di pressione assoluta sul bocchello terminale del diffusore

La misura della pressione assoluta immediatamente a monte del misuratore di portata permette di correggere il dato fornito da quest'ultimo. Infatti, a causa della non perfetta simmetria delle camere del sensore differenziale la pressione di modo comune è causa di un termine di errore sistematico la cui correzione è possibile a partire dalla tabella di calibrazione (differenza di pressione/portata), noto il valore della pressione assoluta.

Va inoltre tenuto presente che lo scarico avviene in mare ad una certa profondità. La pressione esterna, dipendente dalla altezza della colonna di acqua di mare e dalla sua densità media, nonchè dagli altri parametri meteomarini, è variabile nel tempo.

In pratica, la differenza densimetrica (differenziale di pressione tra la colonna di acqua di mare all’ esterno del diffusore e quella dei reflui all’interno della condotta) condiziona istante per istante il punto di funzionamento del sistema.

E’ stato quindi previsto di installare un secondo sensore di pressione assoluta all’esterno del diffusore stesso.

3. Sensori di flusso sui torrini laterali

Per monitorare il funzionamento dei singoli torrini del diffusore nelle normali condizioni di impiego, cioè dopo la fase di sperimentazione, si utilizzerà un sensore sviluppato nell’ambito di questo progetto e basato sull’analisi del rumore prodotto dal getto in uscita dal bocchello. Il sistema di rilevazione, costituito da un idrofono, un amplificatore ed opportuni filtri permette di discriminare in modo non ambiguo tra le due condizioni estreme di funzionamento - libero/ostruito o funzionante/non funzionante - del singolo torrino.

La sperimentazione in laboratorio ha già garantito questo risultato; si sta lavorando per dare al sensore acustico la possibilità di discriminare le velocità di efflusso del getto e di valutare la portata a livello semiqualitativo attraverso la intensità del suono.

I risultati delle prime misure sono riportati al successivo punto T1A.4.

4. Strumentazione a terra

Una soluzione idonea per la misura della portata in ingresso alla condotta è stata identificata in un misuratore elettromagnetico ad inserzione (Aquaprobe - ABB) che permette l'acquisizione di un appropriato segnale di uscita nonostante la bassa intensità del campo magnetico generato per la misura; tale caratteristica è rilevante relativamente ai bassi consumi di energia connessi anche se i deboli flussi di campo magnetico generati tra gli elettrodi possono contribuire alla generazione di interferenze indesiderate nel segnale; in relazione a tale aspetto verrà prevista un'idonea schermatura magnetica.

Va precisato che la configurazione della sezione a terra della condotta fa prevedere che la condotta stessa si svuoti, almeno parzialmente, per gravità durante l’intervallo tra i cicli di pompaggio.

Poichè il funzionamento ottimale di tale tipo di misuratore avviene a condotta "piena", si è deciso di installare il misuratore stesso a quota inferiore a quella di equilibrio in relazione alla differenza densimetrica tra i fluidi.

Il misuratore è inoltre dotato di un sensore di pressione assoluta, che permetterà di valutare le perdite di carico nella condotta al netto della sezione a terra e delle perdite localizzate alla stazione di pompaggio.

5. Controller

Una gestione delle misure è affidata al controller Tattletale Model 8 della Onset il cui processore, un 68332, opera con velocità di clock settabili dinamicamente con frequenze di lavoro comprese tar 160KHz e 16MHz allo scopo di permettere bassi consumi di energia connessi ad una acquisizione dei dati "intelligente" e ad elaborazioni "a richiesta". Una delle ragioni principali che ha guidato nella scelta di tale controller è stata la disponibilità nel sistema di una funzione "Sleep" che setta l'unità a una condizione di basso consumo di energia per periodi di tempo specificati e programmabili. Tale caratteristica permette di mantenere i consumi di energia entro valori medi inferori ai 0,1 Watt.