Uno degli obiettivi primari del progetto è la messa a punto di un sistema affidabile che evidenzi in tempo reale anomalie di funzionamento della condotta e del relativo diffusore.

Si è quindi data priorità ad un sistema che possa indicare in tempo reale "salti" di portata e pressione e la eventuale mancanza di flusso attraverso uno o più bocchelli.

Tale sistema primario deve essere tale da minimizzare i consumi di energia ed avere tempi di risposta immediati.

Lo schema di primo allarme sarà quindi basata sulla strumentazione alla radice della condotta – misuratori di portata e di pressione – e sul computer supervisore.

Il sistema è sufficiente a rilevare eventi anomali attraverso una comparazione tra i dati di esercizio a regime ed quelli rilevati alla radice della condotta.

Infatti qualsiasi evento macroscopico – rottura, intasamento della condotta, ostruzione di uno o più bocchelli – si traduce immediatamente in modifiche delle condizioni di regime in termini di portata e pressione.

La seconda priorità è l’ottenimento di dati qualitativi e (sia pure parzialmente) quantitativi attraverso la strumentazione installata sui bocchelli.

Tale strumentazione – per esigenze di limitazione dei consumi elettrici – sarà attivata in base ad un programma predefinito.

La sola strumentazione attiva con continuità sul diffusore sarà limitata al:

• controllore più un singolo sensore di flusso di tipo on-off sul diffusore
• controllore del Modem di ricezione dati

L’ acquisizione dati completa sarà programmata periodicamente durante le 24 ore in modo da coincidere con condizioni di funzionamento particolari – portate di punta, portate minime – tali da permettere una correlazione significativa tra i parametri rilevati.

Si deve tener conto del funzionamento discontinuo della stazione di alimentazione della condotta, la cui vasca di carico è di volume ridotto, e della brevità dei cicli di pompaggio, includendo un sensore di flusso on-off addizionale, allo scopo di far sì che il risveglio programmato del sistema sottomarino avvenga in coincidenza di uno stato di pompaggio dell'impianto.

Definizione del numero di misure.

Il sistema di supervisione si basa su un numero programmato di misure da effettuarsi nella giornata ad orari prestabiliti.

Ciò deve essere compatibile con la disponibilità di energia cui si deve vincolare il tempo di funzionamento dei componenti installati sott'acqua.

Nella prima fase di test saranno programmate un numero di misure superiori rispetto allo standard, ma la procedura di funzionamento sarà del tutto simile al comportamento a regime.

Misure acquisite con la strumentazione alla radice della condotta.

Le misure di portata e di pressione saranno eseguite con continuità per tutta la durata di ciascun ciclo di pompaggio.

La attivazione del trasmettitore potrà essere comandata dall’avviamento delle pompe o da un sensore di flusso on-off inserito nella tubazione presso il misuratore di portata.

L’indicazione di allarme viene generata quando il valore della pressione in relazione alla portata scende o sale oltre i valori limiti prefissati. Allo scopo di contenere i consumi energetici che, seppure non critici come quelli dei componenti subacquei, sono anch'essi condizionati a un'alimentazione da batterie, si potrà prevedere una attivazione periodica (ogni ora od ogni n cicli di pompaggio).

L'analisi dei dati provenienti da tali sensori è tale da consentire la rilevazione di eventi macroscopici dell'impianto quali la rottura della tubazione o danni al diffusore.

La trasmissione dei dati via radio link viene eseguita dal computer di supervisione che interroga la stazione di rilevamento misure a terra con una cadenza temporale prefissata e previo consenso del sensore on-off. Questa trasmette i dati di portata, di pressione ed eventualmente l'allarme di bassa tensione.

Misure acquisite con sensori 'subacquei'

Il funzionamento del sistema di trasmissione acustico è di tipo unidirezionale, ovvero il modem localizzato presso il diffusore trasmette le misure raccolte dai sensori subacquei al modem ricevitore, posto sempre sott'acqua ma in vicinanza dell'impianto, ma non può essere – per ora - interrogato. La possibilità di interrogazione – e quindi di acquisizione dati – sarà esaminata nel prosieguo del progetto.

A causa del funzionamento ciclico della stazione di pompaggio, non è possibile programmare semplicemente un istante di 'risveglio' del sistema ed effettuare in tale istante le misure presso il diffusore. Si corre il rischio, infatti, di trovare l'impianto in stato di fermo e di non rilevare dati significativi. Si è quindi pensato di affiancare al controllore Onset, componente del sistema subacqueo sempre alimentato, un sensore di flusso del tipo on-off, a basso consumo di corrente, anch'esso attivo in permanenza.

Pertanto, la condizione di attivazione della procedura di misura sarà subordinata alla doppia condizione di occorrenza del tempo prederminato "e" di portata diversa da zero.

Tale occorrenza è individuata anche dal computer supervisore collegato allo SCADA dell’ impianto, che rileva l'ora e lo stato di funzionamento dell'impianto stesso.

I valori rilevati dai sensori subacquei, uniti alle misure dei sensori di superficie, serviranno a monitorare il funzionamento del sistema, consentendo nel tempo di avere una valutazione qualitativa e semi-quantitativa del processo di diluizione primaria, oltrechè a segnalare in tempo reale malfunzionamenti anche di incidenza minore rispetto al caso estremo di rottura della tubazione. L'ostruzione di un singolo torrino verrà individuata consentendo interventi di ripristino mirati.

Processi di degrado dell'impianto verranno evidenziati confrontando le misure di portata e pressione rilevate alla radice della condotta, con le analoghe misure fatte sulla bocca finale del diffusore, non appena tali misure saranno correlate statisticamente con il compleesivo funzionamento idraulico del diffusore.

Il sistema di monitoraggio

Nella realtà, le prove su modello dovranno indicare la rispondenza della strumentazione prevista alla acquisizione dati che ci si è proposta per il monitoraggio della funzionalità del diffusore.

Il gruppo di misura di portata sul bocchello di testa – insieme ai sensori di pressione assoluta – assicura un rilievo sufficientemente preciso della portata al terminale e delle relative pressioni sia nell’ ultima sezione del diffusore che nell’ ambiente esterno.

Da tali dati si potranno dedurre le caratteristiche idrauliche della configurazione del foro terminale e si potrà risalire ad una configurazione di sensori ripetibile anche per strutture diverse del terminale del diffusore.

Qualunque sia tale configurazione, il misuratore di flusso come concepito può essere inserito in linea ed assicura un rilievo corretto della portata e delle pressioni.

La portata – che in genere dovrebbe essere uguale o maggiore di quella totale divisa per il numero dei bocchelli precedenti – è un indice certo di buon funzionamento; i sensori di flusso "on-off" realizzati con idrofoni completano la panoramica indicando sia se ciascun singolo bocchello scarica e, potenzialmente, se scarica ad adeguata velocità ( individuata attraverso il livello di "rumore" ).