Misura delle temperature con fibre ottiche su impianto geotermico

Fibre ottiche temperatura

L’utilizzo delle fibre ottiche come sensori e sistemi di misura è una tecnologia in forte sviluppo e che sta dimostrando di potersi adattare a molteplici situazioni. Le fibre ottiche infatti possono misurare grandezze diverse a seconda di come vengono trattate.

Tecnopenta s.r.l. ha recentemente realizzato, in collaborazione con SMARTEC, un sistema di monitoraggio delle temperature all’interno di sonde geotermiche. Le fibre ottiche sono state installate direttamente all’interno delle sonde da cui escono attraverso raccordi stagni progettati e realizzati da Tecnopenta. Le fibre arrivano poi alla centralina di lettura attraverso canalizzazioni interrate.

Le fibre ottiche installate reagiscono alle variazioni di temperatura e permettono di avere dati distribuiti con frequenza di bimetrica sulla verticale, rendendo possibile la profilazione termica della sonda geotermica. Nel particolare le sonde strumentate hanno lunghezza 100 m e 60 m.

Le fibre ottiche in uscita dalle sonde si uniscono all’interno di apposite scatole di derivazione e poi arrivano alla centralina all’interno di un cavo multipolare appositamente realizzato e dimensionato.

Fibre ottiche

Fibre ottiche per la misura della temperatura

Le fibre ottiche installate hanno guaina esterna in poliammide (Nylon) e anima in acciaio 316L. All’interno di ogni cavo si trovano 4 fibre ottiche utilizzabili per le misure. Il range di temperatura operativa di questo modello è –40°C +85°C.  

Unità di lettura DItemp

Unità di lettura fibre ottiche

Il compito di leggere, interpretare e memorizzare i dati misurati dai sensori di depressione è affidato ad una centralina DiTemp DTS che è in grado di discriminare la temperatura su decine di punti di misura lungo la stessa fibra ottica. Questa unità di lettura assicura stabilità delle misure nel tempo e permette di effettuare calibrazioni periodiche. Gestisce fibre ottiche fino alla lunghezza di 4 Km.

L’interfaccia utente messa a disposizione da SMARTEC permette di configurare il sistema, effettuare misure di temperatura, cambiare il range di misura, creare zone, impostare intervalli di acquisizione, impostare operazioni matematiche di media, impostare misure automatiche e memorizzare i dati provenienti dalle fibre ottiche in formato ASCII.

Sistema di monitoraggio ambienti in depressione

Monitoraggio ambienti in depressione

Lo smaltimento e lo stoccaggio dei rifiuti è un tema che da sempre è molto sentito ed oggetto di discussione. Per questo gli enti di controllo impongono il monitoraggio degli ambienti di lavorazione dei rifiuti. Uno dei parametri ambientali da misurare è il livello di depressione dei luoghi all’interno dei quali i rifiuti vengono immagazzinati e elaborati. La pressione negativa generalmente viene creata utilizzando degli impianti di ventilazione in grado di movimentare grosse quantità d’aria e di estrarla dagli ambienti di lavoro mettendoli in depressione.

Per una importante azienda italiana di gestione dei rifiuti, Tecnopenta ha costruito e installato il sistema di misura della depressione su un nuovo impianto di smaltimento del rifiuto umido. Il sistema monitora un’area coperta di circa 20000 m2 divisa in 6 ambienti su cui sono dislocati 6 punti di presa protetti da filtri. In fase di progetto è stato scelto di posizionare il data logger e i sensori veri e propri all’interno di un locale tecnico nelle vicinanze della zona uffici e di collegare poi ogni singolo sensore all’ambiente di misura attraverso un sistema di tubazioni. In questo modo è possibile evitare il contatto diretto tra i sensori e le atmosfere degli ambienti di stoccaggio del rifiuto.

A completamento del servizio Tecnopenta è dotata di calibratore portatile certificato che permette di eseguire calibrazioni in loco.

I sensori di depressione

Sensore di depressione M1-P34

I sensori di misura della depressione scelti per questa applicazione sono sensori di pressione differenziali. Questo significa che devono essere collegati all’ambiente da misurare e ad un riferimento che nel nostro caso, è l’atmosfera esterna. Il range dei sensori installati è ± 100 Pascal e la precisione è almeno nell’ordine di 0.3 Pascal. 

Sono inoltre dotati di un sistema a valvole che li protegge da eventuali sovrapressioni.

Nel caso di questo impianto il punto di presa della pressione di riferimento è stato posizionato sul tetto del capannone e protetto con un filtro appositamente progettato per evitare ingresso di umidità e polvere e per limitare errori dovuti all’azione del vento. I sensori sono stati poi alloggiati all’interno di una scatola metallica.

I punti di presa della misura di depressione

Filtro per misura della depressione

I punti di presa sono stati posizionati ad una certa altezza all’interno dei locali di lavorazione dei rifiuti in modo da essere protetti e non raggiungibili durante le normali operazioni di lavoro. La parte filtrante è facilmente smontabile e sostituibile in caso vanga intasata da polveri che impediscano la comunicazione con il sensore. Tutte connessioni delle tubazioni sono di tipo rapido.

Il data logger

Data logger per misura della depressione

Il compito di leggere, interpretare e memorizzare i dati misurati dai sensori di depressione è affidato ad una data logger FlexLog appositamente equipaggiato per svolgere al meglio il compito affidatogli. In questa versione infatti è stato montato un display multi riga, in grado di mostrare l’ultima misura acquisita da tutti i sensori contemporaneamente. Troviamo anche il modem per la spedizione dati sul web e una uscita RS 232/485. L’elettronica è alimentata dalla rete elettrica locale ma può funzionare per un certo periodo anche in assenza di corrente grazie ad una batteria interna. I dati vengono sia memorizzati in locale su una scheda SD estraibile, sia inviate su una piattaforma web dove vengono elaborati e messi su grafico con estrazione delle medie giornaliere e orarie. È inoltre possibile impostare delle soglie di allarme.

Il calibratore certificato

Il calibratore portatile usato da Tecnopenta per certificare i sensori di depressione è uno strumento progettato per collegarsi ai sensori e per sottoporli ad una pressione nota selezionabile dall’utente.

Attraverso un sistema di valvole e pompe la pressione viene mantenuta costante permettendo di effettuare dei confronti precisi fra il valore misurato dal sensore e il valore creato dal calibratore. La caratteristica di trasportabilità del calibratore permette di effettuare calibrazioni in loco senza smontare nessuna delle parti componenti il sistema di monitoraggio in funzione. La calibrazione effettuata con questo strumento di riferimento permette di verificare in modo approfondito lo stato di salute dei sensori e la loro capacità di misurare correttamente.

Il calibratore in possesso di Tecnopenta viene annualmente a sua volta calibrato ed è disponibile presso la nostra sede il certificato originale riconosciuto a livello europeo, comparabile con le certificazioni italiane ACRREDIA.

Monitoraggio delle pressioni e delle temperature dell’acqua presso Piazza San Marco Venezia

San Marco Tecnopenta

In occasione dei lavori di sistemazione di Piazza San Marco a Venezia Tecnopenta ha installato un sistema di monitoraggio delle pressioni interstiziali del terreno al di sotto della pavimentazione in trachite sul lato sud del Nartece della Basilica di San Marco. I sensori sono stati posizionati a diverse profondità di interesse e associati con sensori di temperatura. I filtri installati in foro di sondaggio sono di tipo Casagrande modificato, con un sistema di o-ring che sigilla la comunicazione fra filtro e sensore ma che permette l’estrazione del sensore in caso di necessità. I sensori sono di tipo relativo, le misure sono quindi riferite alla pressione atmosferica.

Lo scopo del monitoraggio realizzato da Tecnopenta è fornire i dati necessari all’analisi dei percorsi dell’acqua di marea al di sotto della Basilica di San Marco in modo da poter pianificare eventuali lavori di salvaguardia. I dati vengono spediti sul web server Tecnopenta che li rende accessibili e scaricabili dovunque sia presente una connessione internet.

Cantiere San Marco Venezia
Cantiere Piazza San Marco (Venezia)

Durante i lavori di scavo oltre al sistema già descritto, sono stati installati da un’azienda cliente di Tecnopenta due sensori di inclinazione sui Pilastri Acritani in modo da monitorare eventuali movimenti dovuti alla presenza del cantiere. I dati venivano spediti in tempo reale oltre che visualizzati su un display in cantiere.

Monitoraggio piezometrico presso Cappella degli Scrovegni PD

Scrvegni Piezometri

Per conto del comune di Padova Tecnopenta gestisce ormai da anni il monitoraggio del livello di falda nell’area attorno alla Cappella degli Scrovegni. La protezione di un patrimonio come la Cappella degli Scrovegni è un argomento molto importante per la collettività e spesso oggetto di discussione, per questo Tecnopenta si impegna in un costante lavoro di manutenzione e verifica della rete sensoristica installata.

I trasduttori di livello installati a monitoraggio dei livelli piezometrici intorno alla Cappella sono molteplici e dislocati sia all’interno del giardino degli Eremitani sia in aree più esterne e lontane dall’opera d’arte. Alcuni misurano al di sotto di Piazzale Boschetti e in altri punti di interesse nelle vicinanze della Cappella degli Scrovegni. All’interno del monitoraggio ricade anche il livello del Canale Piovego a mezzo di una stazione idrometrica.

I trasduttori di pressione utilizzati da Tecnopenta (modello I1-B1) sono di tipo relativo e comunicano con l’atmosfera grazie ad un tubetto di compensazione barometrica ospitato all’interno del cavo che trasporta anche l’alimentazione elettrica e le letture effettuate dal sensore.

Ogni stazione è autonoma e dotata del proprio datalogger e modulo di trasmissione dati.

I dati vengono inviati su di un webserver dove vengono graficati e resi disponibili agli utilizzatori sia per il download sia per la consultazione online.

Sistema di stazioni idrometriche per controllo fluviale

Stazione idrometrica

Le stazioni idrometriche progettate e installate da Tecnopenta s.r.l. sono generalmente composte da un datalogger d1-FlexLog dimensionato con il numero adeguato di canali (da 2 a 16 modulari), modem GPRS e da uno o più sensori di livello di tipo variabile fra trasduttori di pressione, galleggianti, sensori a ultrasuoni oppure radar.

Stazioni idrometriche su ponti
Esempio di installazioni su ponte

Nel caso dei sensori ad ultrasuoni essi vengono installati su ponti o su strutture arginali e posizionati al disopra del corso d’acqua da monitorare. Le staffe di ancoraggio vengono progettate e realizzate ad hoc’ per potersi adattare perfettamente al luogo dell’installazione e il datalogger viene posizionato nelle vicinanze del punto di ancoraggio o addirittura sullo stesso (a meno della presenza di strutture particolari come ricoveri attrezzi e baracche dove alloggiare l’elettronica).

Datalogger tecnopenta
Data logger per stazione idrometrica. Memorizzazione e invio dati su web server.

Sia il sensore che il datalogger sono dotati di custodie resistenti agli agenti atmosferici e all’ingresso di umidità e polvere (grado IP67). Tutti i cavi installati sono protetti da guaina per esterni. I dati raccolti vengono memorizzati in loco su scheda di memoria rimovibile SD (secure digital) e inviati dal modem su di un web server dedicato dove vengono elaborati e graficati.