IT202100026321A1

IT202100026321A1 - Sistema di controllo del prelievo di acqua da una riserva idrica.

Info

Publication number: IT202100026321A1
Application number: IT102021000026321A
Authority: IT
Inventors: Lorenzo Torresin
Original assignee: Scova Impianti S R L
Priority date: 2021-10-14
Filing date: 2021-10-14
Publication date: 2023-04-14

Description

?SISTEMA DI CONTROLLO DEL PRELIEVO DI ACQUA DA UNA RISERVA IDRICA?.

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un sistema di controllo del prelievo di acqua da una riserva idrica.

Con particolare, ma non esclusivo, riferimento all'ambito dei pozzi, convenzionalmente realizzati per estrarre l'acqua delle falde acquifere dal sottosuolo per l'utilizzo in vari ambiti, ? noto prevedere pompe installate ad un determinato livello, la cui bocca di aspirazione ? in comunicazione di fluido con l'interno del pozzo e la cui bocca di mandata ? collegata ad un condotto di adduzione dell'acqua che risale fino al piano di campagna. Il motore di azionamento della pompa pu? essere installato all'interno del pozzo ed essere direttamente accoppiato alla pompa o pu? essere collocato esternamente ad esso ed essere collegato alla pompa mediante un albero di trasmissione posizionato lungo il condotto di adduzione dell'acqua.

Per ogni pozzo viene calcolata la portata nominale di acqua da prelevare in funzione del suo dimensionamento e delle caratteristiche della relativa falda di alimentazione e vengono definiti alcuni valori caratteristici come il livello statico, ovvero la quota piezometrica dell'acqua in assenza di prelievo, e il livello dinamico, ovvero la quota piezometrica dell'acqua in condizioni di prelievo.

In fase di costruzione del pozzo viene determinata la massima depressione di falda (differenza tra livello statico e livello dinamico) che si pu? verificare nell'uso del pozzo per non rischiare di danneggiarlo o di causare malfunzionamenti del motore e/o della pompa di prelievo dell'acqua.

Tuttavia ? necessario considerare che nel tempo si pu? verificare una progressiva diminuzione di afflusso idrico all'interno del pozzo, ad esempio a causa dell'intasamento dei relativi filtri o di una riduzione dell'approvvigionamento della corrispondente falda, o altre situazioni in cui si verifica un prelievo di acqua maggiore di quello previsto dal progetto originario a fronte di una maggiore richiesta di acqua dall'utenza. In queste condizioni si pu? arrivare a prelevare una portata d'acqua maggiore di quella alimentata nel pozzo, con conseguente abbassamento del livello dinamico effettivo rispetto a quello teorico e rischio che si verifichi una crisi idrica conseguente alla depressione del pozzo, causandone malfunzionamento e invecchiamento precoce, fin anche al collasso del pozzo stesso.

Allo scopo di proteggere, almeno parzialmente, i pozzi da questi fenomeni sono noti sistemi di controllo che prevedono l'installazione di una sonda in prossimit? della pompa per rilevare la presenza di acqua e un'unit? elettronica di gestione che riceve in ingresso il segnale della sonda e attiva lo spegnimento del motore di azionamento della pompa in assenza di acqua.

In una prima forma di attuazione di tale sistema di tipo noto ? previsto che il funzionamento del motore venga ripristinato manualmente solo a seguito di un sopralluogo di verifica del fatto che l'acqua nel pozzo sia risalita ad un livello adeguato per la ripresa del prelievo.

Con questo sistema si verificano lunghi periodi di inattivit? del pozzo e, quindi, ritardi nella fornitura di acqua, anche perch? l'utente pu? non accorgersi tempestivamente dello spegnimento del motore, a meno che non siano previsti dispositivi di segnalazione.

In alternativa sono noti sistemi dotati di una seconda sonda atta a rilevare la presenza di acqua ad un livello superiore a quello a cui ? installata la pompa, per riattivare in modo automatico il funzionamento del motore. In questo caso, a seguito dello spegnimento del motore, il livello dell'acqua sale e quando la seconda sonda rileva la presenza di acqua l'unit? di gestione riattiva autonomamente il motore stesso.

Questa soluzione permette di ridurre il tempo di inattivit? del pozzo al minimo indispensabile. Tuttavia ? possibile che si verifichi un funzionamento intermittente del motore e della pompa che, nel tempo, pu? causarne il danneggiamento. Inoltre per l'utente non ? possibile monitorare la frequenza di questi episodi e, quindi, le condizioni generali del pozzo.

Inoltre tali sistemi di tipo noto consentono di salvaguardare al pi? il funzionamento del motore e della pompa, ma non evitano che il pozzo venga utilizzato in condizioni critiche, prelevando pi? acqua di quella realmente disponibile, con il conseguente rischio di invecchiamento precoce e di danneggiamento irreversibile del pozzo, nonch? di sfruttamento scorretto della relativa falda.

Compito precipuo del presente trovato ? quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati della tecnica nota escogitando un sistema di controllo del prelievo di acqua da una riserva idrica che consenta di evitare fenomeni di utilizzo gravoso del pozzo e della relativa falda, oltre che il danneggiamento della pompa di prelievo e del relativo motore di azionamento.

Nell?ambito di tale compito tecnico, altro scopo del presente trovato ? quello di consentire un intervento attivo per preservare funzionalit? del pozzo e degli apparati per il prelievo dell'acqua. Ulteriore scopo del presente trovato ? quello di poter essere installato in pozzi sia di nuova costruzione, che gi? esistenti, eventualmente integrandosi con apparati gi? presenti.

Altro scopo del presente trovato ? quello di evitare interruzioni prolungate del prelievo di acqua, senza impattare sulla salute del pozzo. Questo aspetto risulta particolarmente importante nel caso in cui il pozzo serva per alimentare acqua, ad esempio, in linee di raffreddamento di impianti industriali o in allevamenti. In tali applicazioni, infatti, il mancato approvvigionamento di acqua pu? causare gravi danni e inefficienze.

Non ultimo scopo del presente trovato ? quello di presentare una struttura semplice, di relativamente facile attuazione pratica, di sicuro impiego ed efficace funzionamento, nonch? di costo relativamente contenuto.

Questo compito e questi scopi vengono tutti raggiunti dal presente sistema di controllo del prelievo di acqua da una riserva idrica secondo quanto recitato nella rivendicazione 1 che segue e opzionalmente dotato di una o pi? delle caratteristiche di cui alle rivendicazioni secondarie.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di dettaglio di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un sistema di controllo del prelievo di acqua da una riserva idrica, illustrato a titolo indicativo, ma non limitativo, nella unita tavola di disegni in cui:

la figura 1 ? una schematica vista in sezione di un pozzo in cui ? installato un sistema di controllo del prelievo di acqua, secondo il trovato.

Con particolare riferimento a tale figura, si ? indicato globalmente con 1 un sistema di controllo del prelievo di acqua da una riserva idrica.

Nella forma di attuazione rappresentata in figura 1, tale riserva idrica ? rappresentata come un pozzo 100, pertanto nel prosieguo della descrizione sar? usato il termine ?pozzo? in alternativa a ?riserva idrica?. Tuttavia non si esclude che il sistema 1 possa essere applicato ad un bacino idrico naturale, a un serbatoio contenente acqua o ad una generica fonte di approvvigionamento idrico.

Il pozzo 100 pu? presentare differenti dimensioni e conformazioni ed ? caratterizzato da un valore di livello statico LS e da un valore di livello dinamico teorico LDT determinati in fase di progettazione o di esecuzione di un nuovo pozzo 100 in base alla sua geometria e alle caratteristiche idrogeologiche del sito in cui ? costruito e della relativa falda acquifera.

Tali livelli sono calcolati rispetto al livello del piano di campagna C, ovvero della superficie del suolo in corrispondenza della quale si affaccia la bocca del pozzo 100.

Nelle condizioni ottimali di funzionamento del pozzo 100 il livello dinamico effettivo LDE a cui si porta l'acqua al suo interno si mantiene sostanzialmente coincidente con il livello dinamico teorico LDT in fase di prelievo, in quanto il pozzo 100 riesce a rendere disponibile tutta la portata nominale d'acqua stabilita in fase progettuale.

Diversamente, il livello dinamico effettivo LDE tende a calare rispetto al livello dinamico teorico LDT.

Il sistema 1 comprende mezzi di pompaggio 2 alloggiati all'interno del pozzo 100 per il trasferimento dell'acqua verso il piano di campagna C, mezzi motori 3 per l'azionamento dei mezzi di pompaggio 2 e un'unit? elettronica 4 di gestione dei mezzi motori 4.

I mezzi di pompaggio 2 possono prevedere, ad esempio, almeno una convenzionale pompa installata all'interno del pozzo 100, ad esempio in prossimit? della relativa superficie di fondo, o altro apparato pompante di tipo noto.

La pompa 2 ? dotata di almeno una bocca di aspirazione 5 per l'ingresso di acqua e di almeno una bocca di mandata 6 per l'uscita dell'acqua. La bocca di mandata 6, tipicamente, ? collegata ad un condotto di adduzione 7 che risale lungo il pozzo 100 per portare l'acqua verso il piano di campagna C e renderla disponibile per le applicazioni a cui ? destinata.

Nella forma di attuazione rappresentata i mezzi motori 3 sono direttamente accoppiati alla pompa 2 e sono installati anch'essi all'interno del pozzo 100. In alternativa non si esclude che i mezzi motori 3 possano essere installati esternamente al pozzo 100, sul piano di campagna C, ed essere accoppiati alla pompa 2 mediante un adeguato sistema di trasmissione di tipo noto alloggiato lungo il pozzo 100.

I mezzi motori 3 sono generalmente di tipo elettrico.

L'unit? elettronica 4 pu? comprendere, ad esempio, un convenzionale apparato elettronico programmabile.

Secondo il trovato il sistema 1 comprende mezzi di rilevamento 8 di un valore misurato di una grandezza fisica associabile ad un corrispondente valore di livello dinamico effettivo LDE dell'acqua nel pozzo 100, che sono operativamente collegati in ingresso all'unit? elettronica 4.

In una possibile forma di attuazione i mezzi di rilevamento 8 sono di tipo indiretto e l'unit? elettronica 4 ? programmata per elaborare il valore misurato ad ottenere il corrispondente valore di livello dinamico effettivo LDE.

Ad esempio tali mezzi di rilevamento 8 possono prevedere almeno un sensore di pressione posizionato all'interno del pozzo 100 per rilevare un valore misurato della pressione idrostatica dell'acqua presente nel pozzo 100 sopra di esso. L'unit? elettronica 4 ? programmata per elaborare tale valore misurato di pressione idrostatica secondo leggi fisiche note ad ottenere l'altezza della corrispondente colonna di acqua. Tale valore di altezza della colonna d'acqua ? sostanzialmente pari alla differenza tra il valore di livello dinamico effettivo LDE e la quota di installazione del sensore 8 rispetto al fondo del pozzo 100.

Per ottenere il massimo campo di azione, il sensore 8 viene preferibilmente installato nel pozzo 100 ad una profondit? prossima a quella della bocca di mandata 6 della pompa 2. Pi? precisamente, il sensore 8 pu? essere installato superiormente alla bocca di mandata 6 ad una distanza massima di 1m dalla bocca stessa.

In alternativa, i mezzi di rilevamento 8 possono essere di tipo diretto e rilevare direttamente un valore misurato coincidente con il valore di livello dinamico effettivo LDE.

I mezzi di rilevamento 8 preferibilmente sono impostati per eseguire una misurazione in continuo, ma non si esclude che possano attivarsi ad intervalli di tempo predefiniti o impostabili. I mezzi di rilevamento 8, quindi, consentono di verificare il livello dinamico effettivo LDE presente nel pozzo 100 in modo che l'unit? elettronica 4 possa attivare misure correttive o di emergenza evitando di sfruttare il pozzo in condizioni critiche.

A tale scopo il sistema 1 pu? prevedere mezzi di regolazione 9 della velocit? di rotazione dei mezzi motori 3, che sono operativamente collegati in uscita all'unit? elettronica 4 per la modulazione della portata di acqua prelevata dai mezzi di pompaggio 2.

Qualora necessario l'unit? elettronica 4 invia un segnale ai mezzi di regolazione 9 per modificare la velocit? di rotazione dei mezzi motori 3 in funzione del valore di livello dinamico effettivo LDE, modificando di conseguenza la portata di acqua prelevata dai mezzi di pompaggio 2 ad essi accoppiati.

I mezzi di regolazione 9 possono essere del tipo di un convenzionale inverter o simile.

Utilmente l'unit? elettronica 4 pu? comprendere mezzi di memoria contenenti almeno un primo valore di soglia corrispondente ad un primo valore di livello L1 dell'acqua nel pozzo 100 confrontabile con il valore misurato o con il corrispondente valore di livello dinamico effettivo LDE. Preferibilmente il primo valore di soglia coincide con il primo valore di livello L1. L'unit? elettronica 4 ? atta a confrontare il primo valore di soglia o il corrispondente primo valore di livello L1 con il valore misurato o con il corrispondente valore di livello dinamico effettivo LDE per intervenire sui mezzi di regolazione 9 ad ottenere una modulazione della velocit? di rotazione dei mezzi motori 3 quando il valore di livello dinamico effettivo LDE ? minore o uguale al primo valore di livello L1.

In questo modo si pu? intervenire per limitare la portata prelevata rispetto a quella teorica per evitare di sfruttare il pozzo 100 in condizioni critiche.

Inoltre i mezzi di memoria 10 possono comprendere un secondo valore di soglia corrispondente ad un secondo valore di livello L2 di acqua nel pozzo 100 inferiore al primo valore di livello L1 e confrontabile con il valore misurato o con il corrispondente valore di livello dinamico effettivo LDE. In questo caso l'unit? elettronica 4 atta a confrontare il secondo valore di soglia o il secondo valore di livello L2 con il valore misurato o con il corrispondente valore di livello dinamico effettivo LDE per interrompere il funzionamento dei mezzi motori 3 quando il livello dinamico effettivo LDE ? minore o uguale al secondo valore di livello L2.

In questo caso l'unit? elettronica 4 invia ai mezzi di regolazione 9 un segnale di spegnimento dei mezzi motori 3.

In questo modo ? possibile inibire il prelievo di acqua dal pozzo 100 quando, nonostante la regolazione della portata prelevata, il livello dinamico effettivo LDE continua a scendere, evitando fenomeni di depressione o di cavitazione. Questa situazione si pu? verificare, ad esempio, quando la portata di lavoro minima della pompa 2 ? comunque troppo elevata rispetto alla portata di acqua in ingresso al pozzo 100.

Si fa notare che il sistema 1 pu? essere realizzato con componenti dedicati di nuova installazione, ovvero pu? essere configurato prevedendo opportuni collegamenti con dispositivi gi? previsti per il prelievo di acqua di un pozzo 100.

Ad esempio ? possibile intervenire su un pozzo 100 gi? dotato di mezzi di pompaggio 2 e di relativi mezzi motori 3 predisponendo una unit? elettronica 4 con relativi mezzi di rilevamento 8 ed, eventualmente, mezzi di regolazione 9 con i relativi collegamenti ad ottenere un sistema secondo il trovato.

Il funzionamento del sistema 1 ? il seguente.

A ciclo continuo, ovvero ad ogni misurazione dei mezzi di rilevamento 8, il valore misurato viene inviato all'unit? elettronica 4 per essere elaborato, laddove necessario, e convertito nel valore di livello dinamico effettivo LDE.

L'unit? elettronica 4 confronta il valore misurato o il corrispondente valore di livello dinamico effettivo LDE con il primo valore di soglia o il corrispondente primo valore di livello L1.

Qualora il livello dinamico effettivo LDE sia maggiore del primo valore di livello L1 il sistema 1 rimane in uno stato passivo e non attiva alcuna regolazione dei mezzi motori 3.

In caso, invece, il livello dinamico effettivo LDE sia minore del primo valore di livello L1 l'unit? elettronica 4 invia un segnale ai mezzi di regolazione 9 per:

? modulare il numero di giri dei mezzi motori 3 e, quindi, la portata idrica prelevata dai mezzi di pompaggio 2, se il livello dinamico effettivo LDE ? compreso tra il primo valore di livello L1 e il secondo valore di livello L2;

? spegnere temporaneamente i mezzi motori 3, in modo da interrompere il prelievo di acqua, se il livello dinamico effettivo LDE ? minore o uguale al secondo valore di livello L2.

In questo secondo caso, non appena il livello dinamico effettivo LDE torna ad essere maggiore del secondo valore di livello L2 i mezzi motori 3 vengono riattivati, eventualmente modulandone il numero di giri mediante i mezzi di regolazione 9. In questo modo il tempo di interruzione del flusso idrico alle utenze viene ridotto al minimo indispensabile per preservare lo stato di salute del pozzo 100, nonch? dei mezzi di pompaggio 2 e dei relativi mezzi motori 3.

Si ? in pratica constatato come il trovato descritto raggiunga gli scopi proposti ed in particolare si sottolinea il fatto che il sistema secondo il trovato consente di preservare le condizioni di ?salute? del pozzo e della relativa falda mantenendoli efficienti e di proteggere la pompa e il relativo motore da fenomeni di cavitazione o di funzionamento intermittente.

Inoltre il sistema secondo il trovato pu? essere realizzato sia in pozzi di nuova costruzione, che in altri gi? esistenti, eventualmente integrando componenti gi? installati per altri impieghi, adattandone il funzionamento.

Ancora il sistema secondo il trovato consente di attuare un controllo attivo del prelievo idrico, riducendo al minimo i tempi di interruzione del prelievo, in modo da ottimizzare il servizio reso alle utenze del pozzo o della riserva idrica in genere.

Il trovato cos? concepito ? suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell?ambito del concetto inventivo.

Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica i materiali impiegati, nonch? le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall?ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI

1) Sistema (1) di controllo del prelievo di acqua da una riserva idrica (100) comprendente mezzi di pompaggio (2) alloggiati al suo interno per il trasferimento dell'acqua verso il piano di campagna (C), mezzi motori (3) per l'azionamento di detti mezzi di pompaggio (2) e un'unit? elettronica (4) di gestione di detti mezzi motori (3), caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di rilevamento (8) di un valore misurato di una grandezza fisica associabile ad un corrispondente valore di livello dinamico effettivo (LDE) dell'acqua nella riserva idrica (100) operativamente collegati in ingresso a detta unit? elettronica (4).

2) Sistema (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilevamento (8) sono di tipo indiretto, detta unit? elettronica (4) essendo atta elaborare detto valore misurato per ottenere il corrispondente valore di livello dinamico effettivo (LDE).

3) Sistema (1), secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilevamento (8) comprendono almeno un sensore di pressione posizionabile all'interno della riserva idrica (100) e atto a rilevare un valore misurato di pressione idrostatica dell'acqua presente nella riserva idrica stesso sopra di esso.

4) Sistema (1), secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto almeno un sensore (8) ? posizionato all'interno della riserva idrica (100) ad una distanza massima di 1m al di sopra della bocca di mandata (6) di detti mezzi di pompaggio.

5) Sistema (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilevamento (8) sono di tipo diretto e sono atti a rilevare un valore misurato del livello dinamico effettivo (LDE) dell'acqua nella riserva idrica (100).

6) Sistema (1), secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di regolazione (9) della velocit? di rotazione di detti mezzi motori (3) operativamente associati a detta unit? elettronica (4) per la modulazione della portata di acqua prelevata da detti mezzi di pompaggio (2).

7) Sistema (1), secondo almeno le rivendicazioni 1 e 6, caratterizzato dal fatto che detta unit? elettronica (4) comprende mezzi di memoria contenenti almeno un primo valore di soglia corrispondente ad un primo valore di livello (L1) di acqua nella riserva idrica (100) e confrontabile con detto valore misurato o con il corrispondente valore di livello dinamico effettivo (LDE), l'unit? elettronica (4) essendo atta a confrontare il primo valore di soglia o il primo valore di livello (L1) con il valore misurato o con il corrispondente valore di livello dinamico effettivo (LDE) per intervenire su detti mezzi di regolazione (9) ad ottenere una modulazione della velocit? di rotazione di detti mezzi motori (3) quando il valore di livello dinamico effettivo (LDE) ? minore o uguale al primo valore di livello (L1).

8) Sistema (1), secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di memoria comprendono un secondo valore di soglia corrispondente ad un secondo valore di livello (L2) di acqua nel pozzo inferiore al primo valore di livello (L1) e confrontabile con detto valore misurato o con il corrispondente valore di livello dinamico effettivo (LDE), l'unit? elettronica (4) essendo atta a confrontare il secondo valore di soglia o il secondo valore di livello (L2) con il valore misurato o con il corrispondente valore di livello dinamico effettivo (LDE) per interrompere il funzionamento dei mezzi motori (3) quando il livello dinamico effettivo (LDE) ? minore o uguale al secondo valore di livello (L2) .