ITBS20130085A1 - Apparato e metodo per rilevare e quantificare perdite di fluidi in impianti domestici o industriali - Google Patents

Description

APPARATO E METODO PER RILEVARE E QUANTIFICARE PERDITE DI

FLUIDI IN IMPIANTI DOMESTICI O INDUSTRIALI

DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione attiene in generale al settore degli impianti, sia domestici che industriali, per l’erogazione di fluidi, come gas o liquidi, e riguarda in particolare un apparato e un metodo per rilevare e quantificare fuoriuscite di fluido in tali impianti.

Stato dell’arte

E’ noto l’utilizzo di sensori elettronici, comunemente detti nasi elettronici, in grado di rilevare in un ambiente fughe di gas in un ambiente nel quale sono alimentati con gas piani cottura, caldaie, stufe, barbecue e altre apparecchiature.

La sensibilità di un naso elettronico à ̈ correlata alla concentrazione di gas presente nell’aria in prossimità del sensore. Il sensore genera segnali elettrici corrispondenti alla concentrazione di gas rilevata e il dispositivo elabora tali segnali per determinare appunto la concentrazione; al superamento di un valore di soglia il dispositivo genera un segnale di allarme e/o comanda la chiusura di una elettrovalvola di intercettazione della linea di alimentazione del gas.

Evidentemente i nasi elettronici si attivano quando la concentrazione di gas nell’aria raggiunge un valore di soglia, pertanto con un ritardo rispetto al verificarsi della perdita. In altri termini una perdita di gas si verifica comunque, e comporta uno spreco, nonché il crearsi di una situazione potenzialmente pericolosa dal momento che il locale viene ad essere saturo di gas.

Inoltre i sensori elettronici sono sensibili a vari fattori non sempre controllabili. Ad esempio il posizionamento scorretto del sensore, una temperatura dell’aria troppo elevata, la presenza di fumi, vapori, grassi, ecc. e la presenza di ventilazione, naturale o forzata, possono influire negativamente sul tempo di intervento e di segnalazione del pericolo, ovvero possono determinare un ritardo nell’attivazione dell’elettrovalvola.

Molti sensori elettronici noti non sono dotati di mezzi che evidenzino anomalie o mal funzionamenti del sensore stesso, ovvero non sono dotati di sistemi di autodiagnosi. Questo comporta il rischio di incidenti in caso di perdite non rilevate.

In aggiunta, con tali sensori non à ̈ possibile monitorare perdite di una linea o un’apparecchiatura posta all’esterno, in ambiente aperto.

Scopo della presente invenzione à ̈ invece quello di mettere a disposizione un apparato e un relativo metodo di rilevamento di perdite di fluidi, in particolare gas, che risultino affidabili e sicuri nel tempo, che consentano di monitorare completamente un impianto, anche quando provvisto di apparecchiature o linee di distribuzione poste in ambienti esterni, che intervengano tempestivamente evitando sprechi di gas e l’insorgere di situazioni di pericolo.

E’ inoltre uno scopo della presente invenzione quello di mettere a disposizione un apparato di rilevamento di perdite di fluidi del tipo sopra descritto, che possa essere installato facilmente su impianti e linee, anche come retrofit in impianti e linee esistenti.

Un altro scopo à ̈ di proporre un apparato e un metodo che permettano anche di quantificare le eventuali perdite.

Sommario dell’invenzione

Pertanto, in un primo aspetto la presente invenzione concerne un apparato per rilevare e quantificare perdite di fluidi secondo la rivendicazione 1, in un impianto di distribuzione di un fluido, a uso domestico o industriale.

In particolare, l’apparato comprende un modulo master associato a una linea principale di adduzione del fluido dell’impianto, e almeno un modulo slave associato a una corrispondente linea secondaria dell’impianto destinata all’alimentazione di una relativa utenza.

Il modulo master comprende mezzi di misurazione di portata del fluido e un’unità elettronica di controllo programmata per elaborare i valori di portata rilevati e discriminare la presenza di perdite di fluido nell’impianto, ovvero rilevare se il fluido scorre nella relativa linea.

Ciascun modulo slave comprende mezzi di parzializzazione della portata di fluido nella relativa linea secondaria.

Il modulo master e ciascun modulo slave sono dotati di relativi temporizzatori, sincronizzati gli uni agli altri.

Con l’espressione “modulo master†si intende un modulo principale dotato di un’unità elettronica, provvista di mezzi a programma per l’elaborazione di dati e con l’espressione “modulo slave†si intende un modulo operativo, non necessariamente dotato di propri mezzi di elaborazione.

Con il termine “temporizzatore†si intende un circuito elettronico che genera impulsi di temporizzazione che costituiscono i segnali (di clock) necessari a sincronizzare tra loro il modulo master con ciascun modulo slave.

Vantaggiosamente, quindi, l’apparato comprende un modulo master e uno o più moduli slave sincronizzati tra loro, mezzi per misurare la portata di fluido nella linea principale dell’impianto e mezzi di parzializzazione, dove la dicitura “mezzi di parzializzazione†si riferisce a mezzi atti a regolare la portata di un fluido, liquido o gassoso, in una condotta, ad esempio elettrovalvole.

L’unità elettronica di controllo à ̈ programmata per elaborare i valori di portata rilevati nella linea principale per stabilire la presenza o meno di perdite di fluido nell’impianto.

Preferibilmente il modulo master e i moduli slave non comunicano tra loro.

Di preferenza, il temporizzatore del modulo master à ̈ programmabile per impostare la frequenza dei cicli di misura e il temporizzatore di ciascun modulo slave à ̈ tarabile per la sua sincronizzazione con il temporizzatore del modulo master. Il temporizzatore del modulo master può essere estraibile per permettere di effettuare la taratura dei temporizzatori di ogni modulo slave.

L’apparato permette di rilevare in maniera semplice e rapida la presenza di una perdita nell’impianto. Non à ̈ infatti necessario, come nei sistemi tradizionali, attendere che la concentrazione di gas nell’aria di un ambiente raggiunga un valore di soglia, in quanto l’apparato agisce direttamente a livello delle linee principali e secondarie dell’impianto e non a livello degli ambienti in cui sono presenti le utenze; questa configurazione consente di rilevare perdite anche qualora l’utenza sia posta in un ambiente esterno, cosa non possibile nel caso di sistemi tradizionali.

Tarando opportunamente le frequenze dei temporizzatori à ̈ possibile attuare cicli di misura in tempi ravvicinati, di preferenza nell’ordine di 5 - 10 minuti. In tal modo à ̈ possibile individuare una perdita in maniera tempestiva, con un minimo spreco di fluido, soprattutto se confrontata con la quantità di fluido necessaria per saturare un intero locale.

L’apparato à ̈ di semplice installazione, sia in impianti nuovi che in impianti già esistenti, in quanto non sono necessarie connessioni di alcun tipo tra modulo master e ciascun modulo slave. Tali connessioni, se previste, sono opzionali.

Preferibilmente il modulo master intercetta la linea principale di adduzione all’uscita di un gruppo contatore dell’impianto e ciascun modulo slave intercetta la corrispondente linea secondaria subito a monte della relativa utenza, oppure à ̈ installato direttamente nell’utenza. Questa configurazione permette di evitare l’utilizzo di tubazioni o raccordi di giunzione, evitando così eventuali malfunzionamenti dell’apparato dovuti a perdite a livello di tali tubazioni e/o raccordi aggiuntivi.

Vantaggiosamente l’unità di controllo à ̈ programmata per elaborare i valori di portata rilevati con una frequenza stabilita dal temporizzatore e discriminare, tramite un apposito algoritmo, la presenza di una perdita di fluido nell’impianto.

Preferibilmente il modulo master à ̈ provvisto di una elettrovalvola inserita nella linea principale di adduzione per interrompere il flusso del fluido. Quindi, nel caso in cui vengano rilevate perdite di fluido nell’impianto, tale elettrovalvola à ̈ atta a provocare una interruzione immediata del flusso del fluido per evitare danni e/o sprechi di fluido. Come usuale, l’elettrovalvola interrompe il flusso di fluido anche nel caso di assenza di tensione di rete.

In aggiunta il modulo master può essere dotato di mezzi per segnalare una situazione di allarme dovuta a una perdita, o all’assenza di tensione di rete, o a un eventuale malfunzionamento dell’apparato stesso.

Preferibilmente il modulo master e ciascun modulo slave sono provvisti di una batteria tampone per alimentare il relativo temporizzatore in assenza di tensione di rete, e il modulo master à ̈ provvisto di una memoria per la memorizzazione di parametri operativi dell’apparato stesso. Questo per garantire la corretta sincronizzazione di modulo master e moduli slave anche in assenza di tensione di rete.

In caso di assenza di tensione di rete, la batteria tampone, poi, Ã ̈ utile per memorizzare dati quali data e ora delle situazioni di allarme, sia dovute a perdite che ad assenza di tensione di rete.

Preferibilmente ciascun modulo slave à ̈ provvisto di un sensore di portata atto a rilevare la presenza del fluido nella relativa linea secondaria e i mezzi di parzializzazione comprendono un’elettrovalvola attivabile dal sensore di portata solo in presenza di una effettiva portata di fluido, così da rendere operativo il relativo modulo slave. L’elettrovalvola di parzializzazione non opera in continuo, ma solo nel caso in cui vi sia una portata di fluido nella relativa linea secondaria e in presenza di tensione di rete, allungando in tal modo la sua durata nel tempo con un conseguente aumento della affidabilità del sistema e con una riduzione dei costi di componenti e per gli interventi di manutenzione.

Vantaggiosamente l’apparato secondo la presente invenzione funziona nel seguente modo.

In corrispondenza di un primo tempo t1 stabilito dal temporizzatore del modulo master, i mezzi di misurazione di portata del fluido misurano la portata complessiva del fluido PTt1nella linea principale.

In corrispondenza di un secondo tempo t2, stabilito dai temporizzatori del modulo master e di ciascun modulo slave successivamente al primo tempo t1, vengono attivati contemporaneamente i mezzi di parzializzazione della portata del fluido di ciascun modulo slave per ridurre temporaneamente la portata istantanea alimentata a ciascuna utenza secondo un valore percentuale X prestabilito e uguale per tutti i moduli slave e viene misurata la portata complessiva di fluido PTt2nella linea principale di adduzione al secondo tempo t2. Con la dicitura “ridurre temporaneamente†si intende che la portata alimentata a ciascuna utenza viene decrementata del valore percentuale X e poi riportata al suo valore iniziale in un determinato lasso di tempo, di preferenza con un transitorio di durata compresa tra 1 minuto e 5 minuti, per dare il tempo necessario per consentire l’assestamento delle portate nelle linee secondarie. Successivamente e fino al seguente ciclo di misura i mezzi di parzializzazione tornano alla loro posizione precedente e quindi la portata di fluido nelle relative linee secondarie torna al valore iniziale.

L’unità di controllo à ̈ programmata per calcolare la differenza ALFA, definita differenza di portata reale, e la differenza BETA, definita differenza di portata teorica, elaborando i valori PTt1e PTt2di portata complessiva di fluido rilevati, in combinazione con il valore percentuale X prestabilito, secondo le formule

ALFA=PTt1-PTt2e

BETA=(PTt1/ 100)*X

e per confrontare i valori ALFA e BETA per rilevare la presenza di una perdita di fluido nell’impianto, quando si verifica la condizione ALFA<BETA, cioà ̈ nel caso in cui la differenza di portata reale ALFA risulti minore della differenza di portata teorica BETA.

In aggiunta l’unità di controllo dell’apparato può essere programmata per calcolare la differenza PP, definita portata di perdita, tra la portata complessiva di fluido PTt1misurata al primo tempo t1 e la portata complessiva di fluido PTt1misurata al primo tempo t1 moltiplicata per il rapporto tra il valore della differenza di portata reale ALFA diviso per il valore della differenza portata di fluido teorica BETA, secondo la formula

PP= PTt1- (PTt1*ALFA/BETA).

In un suo ulteriore aspetto l’invenzione concerne un metodo secondo la rivendicazione 6 per rilevare perdite di fluidi in un impianto di distribuzione di un fluido avente una linea principale di adduzione del fluido e una o più linee secondarie collegate a una corrispondente utenza.

Il metodo comprende le fasi di:

a) predisporre sulla linea principale di adduzione un modulo master provvisto di mezzi di misurazione della portata del fluido, di un temporizzatore programmabile e di una unità di controllo;

b) predisporre su ciascuna linea secondaria o in ciascuna utenza un modulo slave provvisto di mezzi di parzializzazione della portata del fluido e di un temporizzatore programmabile;

c) sincronizzare i temporizzatori di ciascun modulo slave con il temporizzatore del modulo master;

d) misurare la portata complessiva del fluido PTt1nella linea principale di adduzione in corrispondenza di un primo tempo t1 stabilito dal temporizzatore del modulo master;

e) in corrispondenza di un secondo tempo t2, stabilito dai temporizzatori del modulo master e di ciascun modulo slave successivamente al primo tempo t1, attivare contemporaneamente i mezzi di parzializzazione della portata del fluido di ciascun modulo slave per ridurre temporaneamente la portata istantanea alimentata a ciascuna utenza secondo un valore percentuale X prestabilito e uguale per ciascun modulo slave;

f) misurare la portata complessiva di fluido PTt2nella linea principale di adduzione al secondo tempo t2; g) rilevare un’eventuale perdita di fluido elaborando i valori PTt1, PTt2di portata complessiva di fluido misurati alle d) ed f) e pesando la portata complessiva di fluido al primo tempo con il valore percentuale prestabilito.

h) ripetere il ciclo di misura definito dalle fasi d) - g) fino a quando viene rilevata una perdita;

i) condizionatamente alla rilevazione di una perdita, generare un segnale di allarme e/o interrompere il flusso di fluido in una o più linee secondarie e/o nella linea principale di adduzione.

Più specificamente la fase g) comprende a sua volta le ulteriori fasi:

g’) calcolare la differenza ALFA, definita differenza di portata reale, tra la portata complessiva di fluido PTt1 misurata al primo tempo t1 e la portata complessiva di fluido PTt2 misurata al secondo tempo t2;

g†) calcolare la differenza BETA, definita differenza di portata teorica, secondo la formula

BETA = (PTt1 / 100) * X

g’’’) rilevare la presenza di una perdita di fluido nell’impianto quando la differenza di portata reale ALFA à ̈ minore della differenza di portata teorica BETA, ovvero quando

ALFA < BETA.

Vantaggiosamente quindi l’apparato e il metodo consentono di rilevare la presenza di una perdita sulla base delle portate complessive di fluido nella linea di adduzione principale misurate al primo e al secondo tempo e del valore percentuale prestabilito, indipendentemente dal numero di moduli slave e senza necessità di rilevare i valori di portata in ciascuna linea secondaria e senza la necessità di mettere in comunicazione tra i vari moduli slave con il modulo master.

In pratica in assenza di perdite la portata complessiva rilevata al secondo tempo deve essere uguale alla portata complessiva rilevata al primo tempo decrementata del valore percentuale prestabilito, in quanto al secondo tempo i mezzi di parzializzazione di ciascun modulo slave - indipendentemente dal loro numero - riducono la portata istantanea alimentata a ciascuna utenza secondo lo stesso valore percentuale prestabilito, decrementando in tal modo dello stesso valore percentuale la portata complessiva di fluido nella linea di adduzione principale al secondo tempo. Di conseguenza la differenza di portata reale à ̈ uguale alla differenza di portata teorica.

Se invece la differenza di portata reale à ̈ minore della differenza di portata teorica, questo significa che non tutta la portata complessiva arriva alle utenze, tant’à ̈ che non tutta viene decrementata del valore percentuale prestabilito e quindi ci si trova in presenza di una perdita oppure un malfunzionamento del master o di un modulo slave. In effetti la portata istantanea alimentata a una specifica utenza non viene decrementata secondo il valore percentuale prestabilito se il relativo modulo slave à ̈ guasto o non à ̈ alimentato da tensione di rete, oppure la differenza di portata reale e la differenza di portata teorica non vengono conteggiate correttamente qualora il modulo slave non funzioni correttamente. Quindi il metodo à ̈ in grado di segnalare anche funzionamenti scorretti di uno dei componenti dell’apparato, nonché un’assenza di alimentazione di rete parziale solo ad alcune utenze, evitando così che si vengano a creare situazioni pericolose dovute alla mancata segnalazione di perdite. Il sistema effettua quindi una sorta di auto-diagnosi dell’apparato che ne aumenta la sicurezza. Questo tipo di sicurezza viene definito sicurezza passiva.

Vantaggiosamente poi e sempre per ragioni di sicurezza, il modulo master à ̈ provvisto di una elettrovalvola e il metodo prevede la fase di interrompere il flusso del fluido nella linea principale di adduzione e/o attivare mezzi di segnalazione delle perdite di fluido nell’impianto, se presenti.

Preferibilmente il metodo comprendente l’ulteriore fase di calcolare la differenza PP, definita portata di perdita, tra la portata complessiva di fluido misurata al primo tempo e la portata complessiva di fluido misurata al primo tempo moltiplicata per il rapporto tra il valore della differenza di portata reale diviso per il valore della differenza portata di fluido teorica, secondo la formula

PP=PTt1-(PTt1*ALFA/BETA).

Con tale metodo à ̈ quindi possibile avere indicazioni in merito anche alla quantità di fluido perso nell’impianto di distribuzione, indicazione non fornita dai sistemi tradizionali. Grazie alla configurazione dell’apparato e al metodo della presente invenzione à ̈ possibile quantificare l’entità della perdita in base alle sole portate misurate dal modulo master e indipendentemente dalla portata e dal numero di linee secondarie e di utenze. Nel caso in cui sia necessario modificare l’impianto di distribuzione aggiungendo/togliendo utenze, l’apparato sarà comunque in grado di funzionare correttamente semplicemente dotando ciascuna utenza aggiuntiva di un relativo modulo slave, opportunamente configurato, o disattivando i moduli slave delle utenze non più utilizzate.

Vantaggiosamente ciascun modulo slave à ̈ provvisto di un sensore di portata configurato per rilevare la presenza di fluido nella relativa linea secondaria, e il metodo comprende la fase di attivare i mezzi di parzializzazione della portata, rendendo operativo il relativo modulo slave, solo in presenza di una effettiva portata di fluido rilevata nella corrispondente linea secondaria. Conseguentemente il modulo slave viene attivato solo quando necessario aumentando così la durata nel tempo dei suoi componenti elettro-meccanici e l’affidabilità dell’apparato e riducendo costi e tempi di interventi di manutenzione. Elenco delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno meglio evidenziati dall’esame della seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, col supporto dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 à ̈ uno schema di un impianto di distribuzione di un fluido provvisto di un apparato secondo l’invenzione; - la figura 2 à ̈ uno schema di un modulo master;

- la figura 3 Ã ̈ uno schema di un modulo slave; e

- la figura 4 Ã ̈ uno schema logico del funzionamento di un impianto.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

La descrizione dettagliata seguente si riferisce ad una forma di realizzazione di un apparato secondo la presente invenzione per la rilevazione e la misurazione di perdite in un impianto di distribuzione 1 di un fluido.

L’impianto di distribuzione comprende una linea principale 2 di adduzione del fluido e una o più linee secondarie 3 ciascuna destinata all’alimentazione di una relativa utenza U1, U2, …, Un.

In particolare, l’apparato mostrato nelle figure comprende un modulo master M associato alla linea principale 2 di adduzione del fluido e almeno un modulo slave S1, S2, …, Sn associato a una corrispondente linea secondaria 3.

Il modulo master M comprende un temporizzatore 4, un’unità elettronica di controllo 5 e mezzi di misurazione di portata 6 del fluido. L’unità elettronica di controllo à ̈ provvista di mezzi a programma per elaborare i valori di portata con una frequenza stabilita dal temporizzatore e discriminare la presenza di perdite di fluido nell’impianto.

Il modulo master può inoltre comprendere o à ̈ associato a una elettrovalvola 7, inserita nella linea principale 2 di adduzione per interrompere il flusso del fluido nell’impianto quando viene rilevata una perdita o in assenza di alimentazione da rete.

Ogni modulo slave S1, S2, …, Sn comprende un temporizzatore 4’ e mezzi di parzializzazione della portata 8 di fluido nella relativa linea secondaria 3. I temporizzatori di ciascun modulo slave sono sincronizzati con il temporizzatore 4 del modulo master. Di preferenza, il temporizzatore del modulo master à ̈ del tipo programmabile per impostare la frequenza dei cicli di misura, mentre il temporizzatore di ciascun modulo slave à ̈ tarabile per la sua sincronizzazione con il temporizzatore del modulo master. Il temporizzatore del modulo master può essere estraibile per permettere di effettuare la taratura dei temporizzatori di ogni modulo slave in maniera più agevole. I mezzi di parzializzazione della portata 8 di fluido comprendono un’elettrovalvola di parzializzazione che può essere del tipo a due stati, uno corrispondente alla portata massima della relativa linea secondaria e uno alla portata massima della relativa linea secondaria decrementata di un valore percentuale X prestabilito e uguale per ciascun modulo slave.

Ogni modulo slave può essere inoltre provvisto di un sensore di portata 9 per rilevare la presenza del fluido nella relativa linea secondaria 3. In tal caso l’elettrovalvola di parzializzazione viene attivata da tale sensore di portata solo in presenza di una effettiva portata di fluido, così da rendere operativo il relativo slave. I mezzi di parzializzazione vengono attivati solo in presenza di tensione di rete.

Preferibilmente il modulo master M intercetta la linea principale 2 di adduzione in corrispondenza dell’uscita di un gruppo contatore 10 dell’impianto di distribuzione e ciascun modulo slave S1, S2, …, Sn intercetta la corrispondente linea secondaria 3 subito a monte della relativa utenza U1, U2, …, Un oppure à ̈ installato direttamente nell’utenza.

Modulo master e ciascun modulo slave sono provvisti di mezzi di collegamento a una rete elettrica di alimentazione 11.

In aggiunta il modulo master e ciascun modulo slave sono provvisti di una batteria tampone – non rappresentata - per alimentare il relativo temporizzatore in assenza di tensione di rete; inoltre il modulo master à ̈ provvisto di una memoria per la memorizzazione dei parametri operativi dell’apparato stesso.

L'apparato sopra descritto può essere utilizzato per effettuare il metodo per rilevare perdite in un impianto di distribuzione di un fluido secondo l’invenzione.

In effetti tale metodo prevede le fasi di:

- predisporre sulla linea principale 2 di adduzione il modulo master M del tipo sopra descritto;

- predisporre su ciascuna linea secondaria 3 o in ciascuna utenza U1, U2, …, Un un relativo modulo slave S1, S2, …, Sn del tipo sopra descritto;

- sincronizzare i temporizzatori di ciascun modulo slave 4’ con il temporizzatore del modulo master 4;

- misurare la portata complessiva del fluido PTt1nella linea principale 2 di adduzione in corrispondenza di un primo tempo t1 stabilito dal temporizzatore del modulo master M;

- in corrispondenza di un secondo tempo t2, stabilito dai temporizzatori del modulo master e di ciascun modulo slave successivamente al primo tempo t1, attivare contemporaneamente i mezzi di parzializzazione della portata del fluido di ciascun modulo slave per ridurre temporaneamente la portata istantanea alimentata a ciascuna utenza U1, U2, …, Un secondo il valore percentuale X prestabilito;

- misurare la portata complessiva di fluido PTt2nella linea principale 2 di adduzione al secondo tempo t2;

- rilevare un’eventuale perdita di fluido elaborando i valori PTt1, PTt2di portata complessiva di fluido misurati precedentemente e pesando la portata complessiva di fluido PTt1al primo tempo t1 con il valore percentuale X prestabilito;

- ripetere il ciclo di misura fino a quando viene rilevata una perdita;

- condizionatamente alla rilevazione di una perdita, generare un segnale di allarme e/o interrompere il flusso di fluido in una o più linee secondarie 3 e/o nella linea principale 2 di adduzione.

La portata la portata alimentata a ciascuna utenza viene decrementata del valore percentuale X e poi riportata al suo valore iniziale dopo un determinato intervallo di tempo, di preferenza durata nell’ordine di 1 - 5 minuti. In ogni caso la portata viene mantenuta al valore decrementato per un intervallo di tempo sufficiente a consentire l’assestamento delle portate nelle linee secondarie. Successivamente i mezzi di parzializzazione tornano al loro stato precedente, corrispondente alla portata massima della relativa linea secondaria; in altre parole la portata di fluido nelle relative linee secondarie torna al valore massimo, precedente al tempo t2.

In specifico la fase di rilevare un’eventuale perdita di fluido comprende a sua volta le ulteriori fasi:

- calcolare la differenza ALFA, definita differenza di portata reale, tra la portata complessiva di fluido PTt1misurata al primo tempo t1 e la portata complessiva di fluido PTt2misurata al secondo tempo t2, secondo la formula

ALFA = PTt1-PTt2;

- calcolare la differenza BETA, definita differenza di portata teorica, secondo la formula

BETA = (PTt1/ 100) * X

- rilevare la presenza di una perdita di fluido nell’impianto quando la differenza di portata reale ALFA à ̈ minore della differenza di portata teorica BETA, ovvero quando

ALFA < BETA.

Dato che la differenza tra la portata complessiva di fluido PTt1misurata al primo tempo t1 e la portata complessiva di fluido PTt2misurata al secondo tempo t2 Ã ̈ determinata dal fatto che al secondo tempo t2 contemporaneamente tutti i moduli slave decrementano del valore percentuale X prestabilito la portata di fluido nella relativa linea secondaria, in assenza di perdite deve verificarsi la condizione

ALFA = BETA

in quanto tale differenza di portata reale coincide con la differenza di portata teorica ottenuta pesando il valore di portata complessiva di fluido PTt1misurata al primo tempo t1 pesata con il valore percentuale X prestabilito secondo la formula (PTt1/100)*X. Se si verifica la condizione ALFA = BETA, significa che tutta la portata complessiva di fluido à ̈ arrivata ai moduli slave, ed à ̈ quindi stata decrementata, e che quindi non vi à ̈ stata alcuna perdita nell’impianto.

Viceversa se parte della portata di fluido non viene decrementata del valore percentuale X prestabilito, si verifica la condizione ALFA < BETA, indicativa del fatto che non tutta la portata complessiva di fluido à ̈ arrivata ai moduli slave e quindi parte di essa non à ̈ stata decrementata.

Il metodo prevede l’ulteriore fase di interrompere il flusso del fluido nella linea principale 2 di adduzione e/o attivare mezzi di segnalazione delle perdite di fluido nell’impianto, se presenti.

Inoltre il metodo può comprendente l’ulteriore fase di calcolare la differenza PP, definita portata di perdita, tra la portata complessiva di fluido PTt1misurata al primo tempo t1 e la portata complessiva di fluido PTt1misurata al primo tempo t1 moltiplicata per il rapporto tra il valore della differenza di portata reale ALFA diviso per il valore della differenza portata di fluido teorica BETA, secondo la formula

PP=PTt1-(PTt1*ALFA/BETA).

Infine il metodo può comprendere la fase di attivare i mezzi di parzializzazione della portata 8, rendendo operativo il relativo modulo slave, solo in presenza di una effettiva portata di fluido rilevata nella corrispondente linea secondaria.

L’apparato e il metodo permettono in sostanza di rilevare la presenza di una perdita e di quantificarla sulla base dei soli valori PTt1, PTt2e X senza necessità di alcuna informazione in merito al numero di linee secondarie e di utenze dell’impianto e alle relative portate.

Per meglio chiarire il funzionamento dell’apparato e il relativo metodo per rilevare e quantificare perdite di fluidi, si fa riferimento alla tabella 1 sotto riportata, dalla quale risulta evidente che la portata di perdita PP calcolata con il metodo della presente invenzione corrisponde alla portata di perdita PP che si ha effettivamente nell’impianto.

Tabella 1

PTt1PTt2P1t1P1t2P2t1P2t2P3t1P3t2PP ALFA BETA IMPIANTO SENZA SENZA PERDITE PORTATA DI GAS O O O O O O O O O O O UTILE PP=0

DPI1=G0AS. CON PERDITE

P2=0 DI GAS

P3=0 PP=1 1 1 O O O O O O 1 O O,1 IMPIANTO SENZA CON PERDITE PORTATA DI GAS 12 10.8 4 3,6 8 7,2 O O O 1,2 1,2 UTILE PP=0

DPI1=G4AS. CON PERDITE

P2=8 DI GAS

P3=0 PP=1 13 11,8 4 3,6 8 7,2 O O 1 1,2 1,3

La tabella 1 fa riferimento a un impianto di distribuzione comprendente tre linee di distribuzione secondarie, con portate di fluido P1, P2 e P3. Il valore percentuale X prestabilito à ̈ pari a 10, ciò significa che al secondo tempo t2 le portate di fluido P1, P2 e P3 nelle tre linee secondarie vengono decrementate del 10% dai mezzi di parzializzazione dei relativi moduli slave. La portata complessiva di fluido PT à ̈ pari alla somma delle portate di fluido P1, P2, e P3 in ciascuna linea secondaria, più un’eventuale portata di perdita PP di fluido, secondo la formula PT=P1+P2+P3+PP. Di conseguenza PP=PT-(P1+P2+P3) Nella prima riga à ̈ riportato l’esempio di un impianto senza portata utile di gas, cioà ̈ con P1=P2=P3=0 e in assenza di perdite.

In questo caso PTt1=0, PTt2=0, ALFA=0, BETA=0 e conseguentemente PP=0.

Nella seconda riga à ̈ riportato l’esempio di un impianto senza portata utile di gas, cioà ̈ con P1=P2=P3=0, ma in presenza di perdite. Infatti nella condizione in cui PTt1=1, PTt2=1, ma P1t2= P2t2= P3t2=0

ALFA= PTt1-PTt2=0

BETA= (PTt1/100)*X =(1/100)*10=0,1

e quindi si à ̈ nella condizione ALFA<BETA.

L’entità della perdita calcolata in base al metodi della presente invenzione à ̈ pari a

PP=PTt1-(PTt1*ALFA/BETA)=1-(1*0/0.1)=1-0=1 Effettivamente , calcolando il valore della portata di perdita secondo la formula PP=PT-(P1+P2+P3) si ottiene PP=1-(0+0+0)=1

In questa condizione tutta la portata complessiva di fluido à ̈ persa.

Nella terza riga à ̈ riportato l’esempio di un impianto con portata utile di gas, cioà ̈ con P1=4, P2=8, P3=0 e in assenza di perdite.

In questo caso le portate complessive ai tempi t1 e t2 rilevate mezzi di misurazione di portata 6 del fluido del modulo master M sono pari a PTt1=12, PTt2=10.8 e conseguentemente

ALFA=PTt1-PTt2=12-10.8=1.2

BETA= (PTt1/100)*X =(12/100)*10=1.2

Essendo ALFA=BETA significa che non ci sono perdite e quindi PP=0

e infatti PP=PT-(P1+P2+P3)=12-(4+8+0)=12-12=0 quindi tutta la portata di fluido arriva alle utenze. Nella quarta riga à ̈ riportato l’esempio di un impianto con portata utile di gas, cioà ̈ con P1=4, P2=8, P3=0, ma in presenza di perdite. Infatti nella condizione in cui PTt1=13, PTt2=11.8, P1t2=36, P2t2= 7.2 e P3t2=0

ALFA= PTt1- PTt2=1.2

BETA= (PTt1/ 100) * X =(13/100)*10=1.3

e quindi si à ̈ nella condizione ALFA<BETA.

L’entità della perdita à ̈

PP= PTt1-(PTt1*ALFA/BETA)=13-(13*12/1.3)=13-12=1

A conferma di ciò PP=PT-(P1+P2+P3)=13-(4+8+0)=13-12=1 In questa condizione parte della portata complessiva di fluido à ̈ persa.

Lo schema in figura 4 e la tabella 2 sotto riportata fanno riferimento a un impianto provvisto di due linee secondarie.

Tabella 2

PTt1P1t1P2t1PTt2P1t2P2t2ALFA BETA PP 30=19+11+0 19 11 27= 17,1 9,9 3= 10%di30=3 0

17,1+9,9+0 30-27

30=0+0+30 0 0 30= 0 0 0= 10%di30=3 30

0+0+30 30-30

30=15+5+10 15 5 28= 13,5 4,5 2= 10%di30=3 10

13,5+4,5+10 30-28

Nella tabella 2 sono riportati tre esempi di funzionamento dell’impianto di distribuzione, il primo con portata di perdita pari a zero PP=0, il secondo con portata di perdita pari alla portata complessiva e il terzo con portata di perdita corrispondente a parte della portata complessiva. Nella tabella sono riportati i valori di ALFA, BETA e PP calcolati sulla base delle formule sopra riportate ed à ̈ mostrato che effettivamente la portata complessiva PT risulta pari alla somma delle portate di ciascuna linea secondaria e della portata di perdita calcolata secondo il presente metodo.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato per rilevare e quantificare perdite in un impianto di distribuzione (1) di un fluido, comprendente un modulo master (M) associato a una linea principale (2) di adduzione del fluido di detto impianto, e almeno un modulo slave (S1, S2, … Sn) associato a una corrispondente linea secondaria (3) di detto impianto destinata all’alimentazione di una relativa utenza (U1, U2, …, Un), in cui detto modulo master (M) comprende mezzi di misurazione di portata (6) del fluido e un’unità elettronica di controllo (5) programmata per elaborare i valori di portata rilevati e discriminare la presenza di perdite di fluido nell’impianto, e in cui ciascun modulo slave (S1, S2, …, Sn) comprende mezzi di parzializzazione della portata (8) di fluido nella relativa linea secondaria (3), e in cui detto modulo master e ciascun modulo slave sono dotati di relativi temporizzatori (4, 4’), sincronizzati gli uni agli altri.
2. 2. Apparato secondo la rivendicazione 1, in cui il modulo master (M) intercetta la linea principale (2) di adduzione all’uscita di un gruppo contatore (10) dell’impianto e in cui ciascun modulo slave (S1, S2, …, Sn) intercetta la corrispondente linea secondaria (3) subito a monte della relativa utenza (U1, U2, …, Un) oppure à ̈ installato direttamente nell’utenza (U1, U2, …, Un).
3. 3. Apparato secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l’unità elettronica di controllo à ̈ provvista di mezzi a programma atti a elaborare i valori di portata con una frequenza stabilita dal temporizzatore.
4. 4. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il modulo master (M) Ã ̈ provvisto di una elettrovalvola (7) inserita nella linea principale (2) di adduzione per interrompere il flusso del fluido.
5. 5. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il modulo master e ciascun modulo slave sono provvisti di una batteria tampone per alimentare il relativo temporizzatore in assenza di tensione di rete, e in cui il modulo master à ̈ provvisto di una memoria per la memorizzazione dei parametri operativi dell’apparato stesso.
6. 6. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun modulo slave à ̈ provvisto di un sensore di portata (9) atto a rilevare la presenza del fluido nella relativa linea secondaria (3), e in cui i mezzi di parzializzazione (8) comprendono un’elettrovalvola attivabile dal sensore di portata solo in presenza di una effettiva portata di fluido, così da rendere operativo il relativo modulo slave.
7. 7. Metodo per rilevare perdite in un impianto di distribuzione (1) di un fluido avente una linea principale (2) di adduzione del fluido e una o più linee secondarie (3) collegate a una corrispondente utenza (U1, U2, …, Un), il metodo comprendente le fasi di: a) predisporre sulla linea principale (2) di adduzione un modulo master (M) provvisto di mezzi di misurazione di portata (6) del fluido, di un temporizzatore programmabile (4) e di una unità elettronica di controllo (5); b) predisporre su ciascuna linea secondaria (3) o in ciascuna utenza (U1, U2, …, Un) un modulo slave (S1, S2, …, Sn) provvisto di mezzi di parzializzazione della portata (8) del fluido e di un temporizzatore (4’) programmabile; c) sincronizzare i temporizzatori di ciascun modulo slave (4’) con il temporizzatore del modulo master (4); d) misurare la portata complessiva del fluido (PTt1) nella linea principale (2) di adduzione in corrispondenza di un primo tempo (t1) stabilito dal temporizzatore del modulo master (M); e) in corrispondenza di un secondo tempo (t2), stabilito dai temporizzatori del modulo master e di ciascun modulo slave successivamente al primo tempo (t1), attivare contemporaneamente i mezzi di parzializzazione della portata del fluido di ciascun modulo slave per ridurre temporaneamente la portata istantanea alimentata a ciascuna utenza (U1, U2, …, Un) secondo un valore percentuale (X) prestabilito e uguale per ciascun modulo slave; f) misurare la portata complessiva di fluido (PTt2) nella linea principale (2) di adduzione al secondo tempo (t2); g) rilevare un’eventuale perdita di fluido elaborando i valori (PTt1, PTt2) di portata complessiva di fluido misurati alle fasi d) ed f), pesando la portata complessiva di fluido (PTt1) al primo tempo (t1) con il valore percentuale (X) prestabilito. h) ripetere il ciclo di misura definito dalle fasi d)- g) fino a quando viene rilevata una perdita; i) condizionatamente alla rilevazione di una perdita, generare un segnale di allarme e/o interrompere il flusso di fluido in una o più linee secondarie (3) e/o nella linea principale (2) di adduzione.
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui la fase g) comprende a sua volta le ulteriori fasi: g’) calcolare la differenza (ALFA), definita differenza di portata reale, tra la portata complessiva di fluido (PTt1) misurata al primo tempo (t1) e la portata complessiva di fluido (PTt2) misurata al secondo tempo (t2); g†) calcolare la differenza (BETA), definita differenza di portata teorica, secondo la formula BETA = (PTt1/ 100) * X g’’’) rilevare la presenza di una perdita di fluido nell’impianto quando la differenza di portata reale (ALFA) à ̈ minore della differenza di portata teorica (BETA), ovvero quando ALFA < BETA.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui il modulo master à ̈ provvisto di una elettrovalvola (7) e il metodo prevede l’ulteriore fase di interrompere il flusso del fluido nella linea principale (2) di adduzione e/o attivare mezzi di segnalazione delle perdite di fluido nell’impianto, se presenti.
10. 10. Metodo secondo una delle rivendicazioni 8-9, comprendente l’ulteriore fase di calcolare la differenza (PP), definita portata di perdita, tra la portata complessiva di fluido (PTt1) misurata al primo tempo (t1) e la portata complessiva di fluido (PTt1) misurata al primo tempo (t1) moltiplicata per il rapporto tra il valore della differenza di portata reale (ALFA) diviso per il valore della differenza portata di fluido teorica (BETA), secondo la formula PP= PTt1- (PTt1*ALFA/BETA).
11. 11. Metodo secondo una delle rivendicazioni 7-10, in cui ciascun modulo slave à ̈ provvisto di un sensore di portata (9) configurato per rilevare la presenza di fluido nella relativa linea secondaria, e comprendente la fase di attivare i mezzi di parzializzazione della portata (8), rendendo operativo il relativo modulo slave, solo in presenza di una effettiva portata di fluido rilevata nella corrispondente linea secondaria.