ITTO20100475A1 - Sistema e metodo di misurazione di densita' di un fluido contenuto in unacisterna e impianto di distribuzione di fluido associato. - Google Patents

Description

Sistema e metodo di misurazione di densità di un fluido contenuto in una cisterna e impianto di distribuzione di fluido associato.

La presente invenzione riguarda il campo dei sistemi e metodi di misura della densità, e in dettaglio riguarda un sistema ed un metodo di misurazione di densità di un fluido contenuto in una cisterna. La presente invenzione riguarda inoltre un impianto di distribuzione di fluido associato al precedente sistema.

E’ noto che per misurare la densità di un fluido solitamente si impiegano sistemi in grado di asservirsi dell’equazione di Bernoulli per determinare il valore della densità.

Solitamente, i sistemi di misura della densità di un fluido contenuto in una cisterna impiegano una coppia di sensori di pressione, posizionati entrambi in modo fisso entro la cisterna stessa, ognuno allocato ad una quota diversa dall’altro.

Attraverso la misurazione della pressione p1, p2del fluido a due diverse quote à ̈ possibile risolvere il seguente sistema:

in cui Ï rappresenta la densità del fluido, g la accelerazione di gravità, h1e h2sono rispettivamente le quote dei sensori e v à ̈ la velocità del fluido (nella cisterna, pari a zero).

Tuttavia, tale tecnica di misurazione necessariamente porta al bisogno di due distinti sensori di pressione, che normalmente presentano un costo elevato in particolare qualora molto precisi.

In dettaglio, inoltre, la misurazione della densità di fluidi sensibili quali carburanti o simili deve essere effettuata con notevole precisione, e questo implica per forza l’utilizzo di sensori precisi.

Scopo quindi della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un sistema e metodo di misurazione di densità di un fluido contenuto in una cisterna che non necessitino della presenza di due sensori di pressione, ma si basino sulla misura effettuata da un singolo sensore di pressione per la determinazione della densità del detto fluido.

Secondo la presente invenzione viene quindi realizzato un sistema di misurazione di densità di un fluido contenuto in una cisterna come rivendicato nella prima rivendicazione.

Secondo la presente invenzione viene inoltre descritto un metodo di misurazione di densità di un fluido contenuto in una cisterna come rivendicato nella rivendicazione 5.

Secondo la presente invenzione viene infine descritto un impianto di distribuzione di fluido comprendente un sistema di misurazione di densità di un fluido contenuto in una cisterna, come rivendicato nella rivendicazione decima.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui la figura 1 illustra un sistema di misurazione di densità di un fluido contenuto in una cisterna secondo la presente invenzione.

Con il numero di riferimento 1 à ̈ indicato nel suo complesso un sistema di misurazione di densità di un fluido contenuto in una cisterna 2.

Come illustrato in figura 1, in dettaglio il sistema 1 comprende una unità di elaborazione dati 3 – ad esempio un PLC - configurata per calcolare la densità del fluido F contenuto nella cisterna 2, ed una coppia di sensori 4, 5 la quale comprende un primo sensore di livello 4 ed un secondo sensore di pressione 5.

Il sensore di livello 4 à ̈ in dettaglio un sensore comprendente un galleggiante 4a scorrevole lungo un’asta 4b, la cui posizione varia in funzione di un’altezza h del fluido.

Preferibilmente, il sensore di livello 4 Ã ̈ un sensore di livello magnetostrittivo.

Il sensore di livello 4 à ̈ elettricamente connesso con la unità di elaborazione dati 3 in corrispondenza di un suo primo ingresso e trasmette alla unità di elaborazione dati 3 un segnale di livello h del fluido F.

Il sensore di pressione 5 à ̈ posizionato in fondo alla cisterna 2, in posizione fissa, ad una quota di profondità z1[m] ed à ̈ anch’esso elettricamente connesso alla unità di elaborazione dati 3 in corrispondenza di un suo secondo ingresso. In dettaglio il sensore di pressione 5 comprende inoltre un tubo di equilibrio 5a il quale à ̈ soggetto ad una pressione ambientale pa[N/m<2>] Il sensore di pressione 5 trasmette quindi alla unità di elaborazione dati 3 un segnale di pressione sp[kg/m<3>] il quale à ̈ relativo alla pressione relativa del fluido contenuto entro la cisterna 2.

Il sistema 1, la cisterna 2 e i mezzi di aspirazione del fluido da quest’ultima – comprendenti un tubo 6 pescante , una conduttura di aspirazione 7 ed almeno un erogatore 8 – realizzano un impianto di stoccaggio e distribuzione di fluido 60.

In uso, allorchà ̈ la cisterna 2 viene riempita di fluido, i sensori di pressione 5 e di livello 4 provvedono a trasmettere continuamente alla unità di elaborazione dati 3 le loro misurazioni di pressione e di livello del fluido.

Il principio di funzionamento del sistema 1 oggetto della presente invenzione à ̈ definito qui di seguito.

Il sensore di pressione 5, come già accennato, misura una pressione relativa del fluido contenuto entro la cisterna 2 alla quota di profondità z1[m].

Per la legge di Bernoulli quindi, definita Ï la densità [kg/m3] del fluido, p1[N/m<2>] la pressione del fluido alla profondità z1[m] (p1=p(z) | z=z1) e detta g la costante di accelerazione di gravità, si ha p<1>+z1g+ c = 0 (1)

Ï

in cui c rappresenta una costante numerica.

Il sensore di livello 4 serve invece per calcolare una seconda equazione secondo il principio di Bernoulli, necessaria per risolvere la densità Ï ed elidere la costante numerica incognita. In particolare, detta p2[N/m<2>] la pressione del fluido al pelo libero z2[m]=0 (p2=p(z) | z=0), si ha

p<2>+z2g+ c = 0

Ï (2)

Considerando inoltre che il sensore di pressione 5 misura una pressione relativa si ha,

*

<p>1<p2>(3)

z1g+ c = 0

Ï

per cui, sottraendo la (3) con la (2) si ottiene

* *

<p>1<+ p>2 −<p>2 z1g−z 2g =0→<p>1 (z1−z2) g = 0 (4) Ï Ï Ï

Essendo i valori di z1e z2noti, si riesce a determinare il valore di Ï .

La unità di elaborazione dati 3 esegue una procedura (o routine) in cui, continuamente o ad intervalli di campionamento ts[s] predefiniti, si esegue un passo o fase di interrogazione dei sensori di pressione 5 e di livello 4 per determinare i valori rispettivamente di p2e di z1; quindi, invertendo l’equazione (4), la procedura eseguita dalla unità di elaborazione dati 4 determina il valore della densità del fluido.

I vantaggi del sistema 1 oggetto della presente invenzione sono chiari alla luce della descrizione che precede. In particolare esso permette di misurare la densità di un fluido attraverso solamente un sensore di pressione e non necessita di una coppia.

Pertanto, il sistema 1 oggetto della presente invenzione permette di determinare il valore della densità di un fluido contenuto entro la cisterna 2 senza necessità di onerose calibrazioni del sistema stesso e riducendone peraltro i costi grazie alla presenza di un singolo sensore di pressione 5, tradizionalmente di costo più elevato rispetto ad un sensore di livello.

Inoltre, il sistema 1 oggetto della presente invenzione può essere accoppiato a cisterne che sono già di per sé dotate di sensori di livello, riducendo quindi i costi di produzione del sistema.

Al dispositivo fin qui descritto possono essere applicate alcune varianti, modifiche o aggiunte, ovvi per un tecnico del ramo, senza per questo fuoriuscire dall’ambito di tutela fornito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1) Sistema (1) di misurazione della densità di un fluido contenuto in una cisterna (2), comprendente un sensore di pressione (5) posizionato in una cisterna (2) e una unità di elaborazione dati (3) avente almeno un ingresso al quale à ̈ connesso il detto sensore di pressione (5) e configurata per elaborare un segnale di pressione (p2); il detto sistema di misurazione (1) à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore di livello (4), posizionato entro la detta cisterna (2) ed elettricamente connesso ad un secondo ingresso della detta unità di elaborazione dati (3), e dal fatto che la detta unità di elaborazione dati (3) à ̈ configurata per calcolare la detta densità con un confronto tra il detto segnale di pressione (sp) ed il detto segnale di livello (zl).
2. 2) Sistema di misurazione della densità di un fluido secondo la rivendicazione 1, in cui il detto sensore di pressione (5) à ̈ posizionato in una posizione fissa entro la detta cisterna (2).
3. 3) Sistema di misurazione della densità di un fluido secondo la rivendicazione 3, il sensore di pressione (5) à ̈ posizionato sul fondo della detta cisterna (2).
4. 4) Sistema di misurazione della densità di un fluido secondo la rivendicazione 1, in cui il detto sensore di livello (4) à ̈ un sensore magnetostrittivo.
5. 5) Metodo di misurazione della densità di un fluido contenuto in una cisterna (2), comprendente: - un primo passo di misurazione di una pressione del detto fluido (F) contenuto entro la detta cisterna (2) tramite un sensore di pressione (5) fissato ad una quota prestabilita entro la detta cisterna (2); e un secondo passo di trasmissione di un segnale di pressione dal detto sensore di pressione (5) ad una unità di elaborazione dati (3) per la misurazione della detta densità; il metodo à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere un passo di misurazione di una quota (z1) del detto fluido (F) entro la detta cisterna (2) e dal fatto che la detta misurazione della densità à ̈ calcolata sulla base del detto segnale di pressione (5) e sulla base della detta quota (z1) del detto fluido (F).
6. 6) Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui il detto passo di misurazione della quota à ̈ effettuato attraverso un sensore di livello (4) posizionato entro la detta cisterna (2) ed elettricamente connesso alla detta unità di elaborazione dati (3).
7. 7) Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 5, 6, in cui il detto passo di misurazione della pressione à ̈ un passo di misurazione di una pressione relativa.
8. 8) Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui il detto passo di misurazione della quota (z1) del detto fluido (F) entro la detta cisterna (2) à ̈ un passo di misurazione di una quota di profondità (z1) rispetto ad un pelo libero del detto fluido (F).
9. 9) Metodo secondo le precedenti rivendicazioni 7, 8, comprendente un passo di interrogazione dei detti sensori di pressione (5) e di livello (4) per la determinazione rispettivamente della detta pressione relativa e della detta quota di profondità (z1). 10)Impianto di distribuzione di fluido (60) comprendente un sistema di misurazione della densità di un fluido (1) secondo la rivendicazione 1. 11)Impianto di distribuzione di fluido (60) secondo la rivendicazione 9, comprendente inoltre mezzi di aspirazione (6,7) di un fluido (F) dalla detta cisterna (2) ed almeno un erogatore (8). 12)Impianto di distribuzione di fluido secondo la rivendicazione 11, in cui i detti mezzi di aspirazione (6, 7) comprendono un tubo pescante (6) ed una conduttura di aspirazione (7).