ITUB20155582A1

ITUB20155582A1 - Sistema e metodo per controllare un impianto di raccolta di biogas

Info

Publication number: ITUB20155582A1
Application number: ITUB2015A005582A
Authority: IT
Inventors: Marco Antonini
Original assignee: Antonini Marco Ditta Individuale
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2017-05-13
Also published as: EP3791970A1; WO2017081671A1; CN108430656B; EP3374103B1; BR112018009679A8; BR112018009679B1; CN108430656A; ES2876273T3; BR112018009679A2; US10512955B2; EP3374103A1; US20180326464A1

Description

"SISTEMA E METODO PER CONTROLLARE UN IMPIANTO DI RACCOLTA DI BIOGAS''

La presente invenzione è relativa ad un sistema di controllo per controllare un impianto di raccolta di biogas e ad un corrispondente metodo di controllo.

Nel settore dello smaltimento dei rifiuti è noto estrarre il biogas generato dalla fermentazione naturale di masse di rifiuti solidi organici contenute all'interno di pozzi di stoccaggio, anche conosciuti come pozzi di captazione di biogas, e raccogliere il biogas estratto dai pozzi tramite un impianto di raccolta di biogas. I pozzi di captazione di biogas assieme all'impianto di raccolta di biogas formano un cosiddetto sistema di captazione di biogas.

Una discarica di rifiuti in genere comprende un numero elevato di pozzi, dell'ordine di quindici per ettaro di superficie di discarica. L'impianto di raccolta di biogas è composto da più stazioni di raccolta di biogas, ciascuna delle quali è collegata ad numero elevato di pozzi, in genere dai 10 ai 20, tramite tubazioni per raccoglie il biogas prodotto da tali pozzi. Nelle stazioni di raccolta di biogas si esegue un primo scarico della condensa generata dal biogas.

I pozzi sono diversi l'uno dall'altro ed i parametri minimi che devono essere considerati per ottimizzare la captazione di biogas sono la portata, la concentrazione di metano e ossigeno nella miscela di biogas e la depressione applicata al pozzo per la captazione.

La regolazione della captazione del biogas dai pozzi è eseguita manualmente per ogni pozzo, nel migliore dei casi una volta ogni due giorni, in funzione di analisi manuali di portata, depressione e concentrazione di metano ed ossigeno nel biogas utilizzando strumentazione portatile collegabile in punti prestabiliti delle stazioni di raccolta di biogas. La regolazione manuale completa di ciascun pozzo richiede circa 10 minuti.

Una discarica di medie dimensioni in genere ha un sistema di captazione composto da circa 120 pozzi collegati a circa 10 stazioni di raccolta di biogas. E' evidente che l'analisi e la regolazione manuale di un intero sistema di captazione sia poco efficiente e poco precisa. In particolare, la tecnica di regolazione sopra descritta presenta i seguenti problemi;

- l'interpretazione della regolazione è soggettiva, e quindi l'efficienza del sistema di captazione dipende dalla capacità dell'operatore incaricato;

- il sistema di captazione non è in grado di seguire gli inevitabili cambiamenti fisici del biogas nell'arco della giornata ed alle eventuali variazioni di condizioni di aspirazione nelle linee di captazione nel corso della giornata dovute al non perfetto funzionamento delle macchine deputate alla generazione della depressione nei condotti di tali linee; e

- impossibilità di conoscere lo stato delle linee di captazione in termini di presenza o meno di condensa, la quale limita la captazione del biogas.

Scopo della presente invenzione è di fornire un metodo di controllo dell'impianto di raccolta di biogas, il quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e, nello stesso tempo, sia di facile ed economica realizzazione.

In accordo con la presente invenzione vengono forniti un sistema di controllo ed un metodo per controllare un impianto di raccolta di biogas, secondo quanto definito nelle rivendicazioni allegate.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui;

- la figura 1 è una vista prospettica schematica di un impianto di raccolta di biogas a cui è applicato il metodo di controllo della presente invenzione;

la figura 2 è una vista laterale di un primo particolare della figura 1;

- la figura 3 è una vista prospettica di un secondo particolare della figura 1;

la figura 4 è una vista laterale di un terzo particolare della figura 1; e

la figura 5 è una vista laterale di un quarto particolare della figura 1.

Nella figura 1, con 1 è genericamente indicato, nel suo complesso, un impianto di raccolta di biogas costituito da una singola stazione di raccolta di biogas per raccogliere il biogas generato dalla fermentazione naturale di masse di rifiuti solidi organici immagazzinate in pozzi di captazione, di per sé noti e quindi non illustrati. L'impianto 1, ossia la stazione di raccolta, comprende una pluralità di unità di raccolta 2, nella fattispecie dodici unità di raccolta 2, le quali sono collegate a rispettivi pozzi di captazione, sono montate in parallelo fra loro e sono allineate tra loro in una direzione 3 determinata.

Con riferimento alle figure 1, 2 e 3, ciascuna unità di raccolta 2 comprende un manicotto di ingresso 4 sostanzialmente cilindrico, il quale presenta un asse 5 longitudinale parallelo alla direzione 3, è allineato ai manicotti di ingresso 4 delle altre unità di raccolta 2 nella direzione 3, è collegato meccanicamente con due manicotti di ingresso 4 adiacenti, ed è separato fluidodinamicamente da ciascun manicotto di ingresso 4 adiacente tramite una piastra 6 sostanzialmente circolare e montata ortogonalmente all'asse 5. E' presente una piastra 6 anche a chiusura di ciascuno dei due manicotti di ingresso 4 esterni (figura 1).

La piastra 6 interposta tra i due manicotti di ingresso 4 centrali e le due piastre 6 a chiusura dei manicotti di ingresso 4 esterni e definiscono, ciascuna, parte di un rispettivo dispositivo di appoggio 7 dell'impianto 1. Ciascun dispositivo di appoggio 7 comprende, inoltre, una guida 8 scatolata, la quale è fissata alla rispettiva piastra 6, si estende in una direzione 9 trasversale alla direzione 3, ed è impegnata in maniera scorrevole da una slitta 10 provvista di un piede di appoggio 11 montato in corrispondenza di un'estremità libera inferiore della slitta 10 sporgente all'esterno della guida 8. La posizione delle slitte 10, e quindi dei piedi 11 lungo le relative guide 8 nella direzione 9, viene regolata per mantenere la direzioni 3 in posizione orizzontale e la direzione 9 in posizione verticale in modo tale da garantire un corretto posizionamento dell'impianto 1 sul terreno.

Ciascun manicotto di ingresso 4 è provvisto di un condotto di ingresso 12 e di un condotto di scarico 13. Il condotto di ingresso 12 si estende trasversalmente all'asse 5, sporgendo radialmente verso l'esterno dal manicotto di ingresso 4, ed è collegabile con il relativo pozzo di captazione per alimentare all'interno del manicotto di ingresso 4 il biogas generatosi nel pozzo di captazione stesso. Il condotto di scarico 13 si estende nella direzione 9 e sporge radialmente verso il basso dalla superficie esterna del manicotto di ingresso 4 per scaricare all'esterno dell'unità di raccolta 2 la condensa generata dal biogas all' interno del manicotto di ingresso 4.

Ciascuna unità di raccolta 2 comprende un condotto di alimentazione 14, il quale sporge radialmente verso l'esterno dal relativo manicotto di ingresso 4, si estende in una direzione 15 inclinata di un angolo diverso da 0°, preferibilmente di circa 30°, rispetto alla direzione 9, è parallelo ai condotti di alimentazione 14 delle altre unità di raccolta 2, e comprende, nella fattispecie, tre porzioni 16a, 16b, 16c collegate fra loro in maniera fluidodinamica. La porzione 16a è una porzione di ingresso collegata in maniera fluidodinamica con il relativo manicotto di ingresso 4, la porzione 16b è una porzione intermedia provvista di una valvola 17 regolatrice di portata di tipo noto, e la porzione 16c è una porzione di uscita.

Con particolare riferimento alla figura 1, l'impianto 1 comprende un collettore 18 per la raccolta del biogas alimentato attraverso i manicotti di ingresso 4 e lungo i condotti di alimentazione 14. Il collettore 18 comprende un condotto principale 19, il quale si estende nella direzione 3, e comprende, a sua volta, quattro porzioni 20 collegate fra loro in maniera fluidodinamica. Il collettore 18 comprende, per ciascun condotto di alimentazione 14, un condotto secondario 21, il quale si estende nella direzione 15, per collegare in maniera fluidodinamica il condotto principale 19 con il condotto di alimentazione 14.

I manicotti di ingresso 4, i dispositivi di appoggio 7, ed il collettore 18 definiscono una prima porzione 22 di una struttura di supporto 23 dell'impianto 1 comprendente, inoltre, una seconda porzione 24 atta a stabilizzare la prima porzione 22 e comprendente, a sua volta, due telai di supporto 25 tubolari, i quali sono disposti da bande opposte dell'insieme dei manicotti di ingresso 4 e del collettore 18 nella direzione 3 e presentano una forma sostanzialmente triangolare.

Con riferimento alle figure 1 e 4, ciascun telaio 25 comprende tre raccordi a quattro vie 26a, 26b e 26c collegati in maniera fluidodinamica fra loro a due a due tramite relativi condotti intermedi 27a, 27b e 27c. Il condotto 27a è parallelo alla direzione 15, il condotto 27b è sostanzialmente ortogonale alle direzioni 3 e 9 ed il condotto 27c è disposto secondo un angolo sostanzialmente pari a 60° rispetto ai condotti 27a e 27b. In ciascun telaio 25, il raccordo 26a è collegato in maniera fluidodinamica con una relativa estremità libera del collettore 18, il raccordo 26b è collegato con un relativo manicotto di ingresso 4 esterno tramite l'interposizione della piastra 6 del relativo dispositivo di appoggio 7, ed il raccordo 26c è collegato in maniera fluidodinamica con una relativa estremità libera di un condotto 28 della seconda porzione 24 che si estende parallelamente alla direzione 3.

Con riferimento alle figure 1 e 5, ciascun raccordo 26c è collegato con il condotto 28 tramite l'interposizione di un disco 29 anulare definente parte di un relativo dispositivo di appoggio 30, il quale comprende, inoltre, una guida 31 scatolata, la quale è fissata al disco 29, si estende nella direzione 9, ed è impegnata in maniera scorrevole da una slitta 32 provvista di un piede di appoggio 33 montato in corrispondenza di una estremità libera inferiore della slitta 32 sporgente all'esterno della guida 31. Inoltre, il condotto 28 comprende due porzioni 34 collegate fra loro tramite l'interposizione del disco 29 di un altro dispositivo di appoggio 30. La posizione delle slitte 32 e, quindi, dei piedi 33 lungo le relative guide 31 nella direzione 9 viene regolata analogamente a quanto descritto per i dispositivi di appoggio 7 e per il medesimo scopo.

Con particolare riferimento alla figura 4, ciascun telaio 25 è provvisto di tre condotti di scarico 35 disposti ad altezze differenti nella direzione 9 per scaricare all'esterno dell'impianto 1 almeno parte della condensa generata dal biogas all'interno del collettore 18, dei telai 25 e del condotto 28.

In uso, il biogas generato all'interno dei citati pozzi di captazione entra nei manicotti di ingresso 4 e percorre, nel seguente ordine, i condotti di alimentazione 14, il collettore 18, i telai 25 ed il condotto 28, e viene infine scaricato all'esterno dell'impianto 1 tramite almeno uno scarico (non illustrato) ricavato nel collettore 18 e/o nel condotto 28 e/o in uno dei telai 25.

Il collegamento fluidodinamico tra il collettore 18 ed i telai 25 e tra i telai 25 ed il condotto 28 permette ai manicotti di ingresso 4 ed al collettore 18 di definire parte della struttura di supporto 23 ed al biogas e/o alla condensa generata dal biogas stesso di fluire all'interno dei telai 25 e del condotto 28 e di conferire alla struttura di supporto 23 un peso sufficiente a stabilizzare l'intero impianto 1 evitando l'utilizzo di una struttura di supporto ausiliaria ed indipendente sulla quale montare le unità di raccolta 2 ed il collettore 18.

La struttura di supporto 23 è, quindi, una struttura autoportante modulare, la quale integra al proprio interno i manicotti di ingresso 4 ed il collettore 18, presenta una versatilità ed una flessibilità relativamente elevate, è simmetrica rispetto ad un piano di simmetria sostanzialmente verticale passante per il collettore 18, e può essere montata direttamente nel luogo di installazione dell'impianto 1 riducendo notevolmente i relativi costi di immagazzinamento e di trasporto.

Secondo la presente invenzione, con riferimento alle figure 1 e 2, l'impianto 1 comprende un sistema di controllo per regolare in modo automatico la captazione del biogas attraverso l'impianto 1. Il sistema di controllo comprende, per ciascuna unità di raccolta 2, un attuatore elettrico 36, il quale è accoppiato alla relativa valvola 17 per regolarne l'apertura, ed una flangia tarata 37, la quale è disposta nel relativo condotto di ingresso 12. La figura 1 illustra solo un attuatore 36 per semplicità. Ciascun attuatore 36 è costituito, ad esempio, da motori passo-passo a 24 volt. Ipotizzando di indicare con APE l'apertura percentuale della valvola 17, 1'attuatore 36 regola l'apertura APE da 0% a 100% con passi, ad esempio, pari a 2.5%.

Inoltre, il sistema di controllo comprende, in condivisione tra tutte le unità di raccolta 2, un quadro di controllo 38, all'interno del quale sono alloggiati un sensore di pressione 39, un sensore di metano 40, un sensore di ossigeno 41 ed un'unità di controllo elettronica 42 atta a comandare gli attuatori 36 per regolare l'apertura delle rispettive valvole 17 in funzione di elaborazioni di misurazioni fatte dai sensori 39-41, due reti di monitoraggio di pressione 43 e 44, le quali collegano fluidodinamicamente il sensore di pressione 39 con due punti 12a e 12b di ciascun condotto di ingresso 12 localizzati monte e, rispettivamente, a valle della relativa flangia tarata 37 per consentire di misurare la pressione differenziale P tra i punti 12a e 12b e la portata Q di biogas nel condotto di ingresso 12, ed una rete di monitoraggio chimico 51, la quale collega fluidodinamicamente i sensori di metano e ossigeno 40 e 41 con ciascun manicotto di ingresso 4 per consentire di misurare la concentrazione percentuale di metano, indicata qui di seguito con CH4, e la concentrazione percentuale di ossigeno, indicata qui di seguito con 02, nella miscela di biogas presente nel manicotto di ingresso 4.

Ciascuna rete di monitoraggio di pressione 43, 44 comprende un rispettivo condotto comune 45, 46 e, per ciascuna unità di raccolta 2, un condotto periferico 47, 48 collegante il rispettivo punto 12a, 12b del relativo condotto di ingresso 12 con il condotto comune 45, 46. Ciascun condotto periferico 47, 48 è provvisto di una rispettiva elettrovalvola 49, 50 (figura 2) comandata dall'unità di controllo 42 per consentire o bloccare la circolazione del biogas del condotto periferico 47, 48.

La rete di monitoraggio chimico 51 comprende un rispettivo condotto comune 52 e, per ciascuna unità di raccolta 2, un condotto periferico 53 collegante il relativo manicotto di ingresso 4 con il condotto comune 52. Ciascun condotto periferico 53 è provvisto di una rispettiva elettrovalvola 54 (figura 2) comandata dall'unità di controllo 42 per consentire o bloccare la circolazione del biogas del condotto periferico 53.

Il sistema di controllo comprende, ovviamente, una rete elettrica (non illustrata) per cablare gli attuatori 36 e le elettrovalvola 49, 50 e 54 al quadro di controllo 38.

Le elettrovalvole 49, 50 e 54 sono normalmente chiuse. L'unità di controllo 42 è configurata per comandare selettivamente l'apertura delle elettrovalvole 49, 50 e 54 in modo da misurare i parametri variabili indicati sopra con P, Q, CH4 e 02 per ciascuna unità di raccolta 2. In particolare, indicando con Pa e Pb le pressioni misurate rispettivamente nei punti 15a e 12b di ciascuna unità di raccolta 2, l'unità di controllo 42 calcola la pressione differenziale P relativa a tale unità di raccolta 2 come differenza tra le pressioni Pb e Pa, ossia in formula:

p = Pb - Pa.

L'unità di controllo 42 calcola la portata Q di ciascuna unità di raccolta 2 in funzione della pressione differenziale P relativa alla medesima unità di raccolta 2 e del diametro interno della flangia tarata 37.

L'unità di controllo 42 è configurata per misurare i parametri P, Q, CH4 e 02 per ciascuna unità di raccolta 2 seguendo due schemi temporali simultanei. Le misurazioni dei parametri P e Q sono indirette, nel senso che, come spiegato in precedenza, sono ottenute calcolandole dalle misure dirette delle pressioni Pb e Pa. In entrambi detti schemi temporali, valori misurati dei parametri P, Q, CH4 e 02 vengono memorizzati su una memoria locale del quadro di controllo 38, ad esempio una memoria 55 integrata nell'unità di controllo 42.

Un primo schema temporale consiste nell'assegnare, alle unità di raccolta 2, rispettivi intervalli temporali ΔΤί ("timeslot") di uguale durata e contigui tra loro in modo da formare un certo periodo di tempo TP1, la cui durata è pari alla somma degli intervalli ΔΤί e, all'interno di ciascun intervallo ΔΤί, comandare l'apertura delle elettrovalvole 49, 50 e 54 della relativa unità di raccolta 2 per misurare i parametri P, Q, CH4 e 02 relative a tale unità di raccolta 2, elaborare i valori misurati e comandare l'attuatore 36 in funzione di tale elaborazione per regolare il parametro APE, cioè l'apertura percentuale della rispettiva valvola 17. Le misurazioni dei parametri P, Q, CH4 e 02 vengono ripetute ciclicamente su tutte le unità di raccolta 2 secondo il periodo TP1. In altre parole, il periodo TP1 suddiviso negli intervalli Δτί definisce un primo ciclo di misurazioni eseguite per tutte le unità di raccolta 2 in sequenza che viene ripetuto con periodo TP1.

Normalmente, 1'intervallo Δτί ha un valore selezionato nell'intervallo di valori compreso tra 2 e 10 minuti per consentire le misurazioni su una relativa unità di raccolta 2 e, allo stesso tempo, attendere una certa stabilizzazione del relativo pozzo di captazione.

All'interno di ciascun intervallo temporale ΔΤί, l'unità di controllo 42 è configurata per misurare i parametri P, Q, CH4 e 02 ed elaborare i valori misurati della relativa unità di raccolta 2 secondo due modalità di analisi descritte qui di seguito.

In accordo con una prima modalità di analisi, l'unità di controllo 42 comanda le elettrovalvole 49, 50 e 54 in modo da misurare, nel seguente ordine, la pressione differenziale P, la portata Q ed infine le concentrazioni di metano CH4 e di ossigeno 02. Prima di passare alla misurazione del parametro successivo, il valore misurato di un parametro P, Q, CH4, 02 viene confrontato con un relativo intervallo prestabilito di valori ΔΡ, AQ, Δ0Η4, Δ02, che è normalmente il medesimo per tutte le unità di raccolta 2. Gli intervalli ΔΡ, AQ, Δ0Η4 e Δ02 comprendono valori dei relativi parametri P, Q, CH4 e 02 che corrispondono ad un normale comportamento di un pozzo di captazione. A puro titolo di esempio, l'intervallo ACH4 è compreso tra 1% e 50% e 1'intervallo Δ02 è compreso tra 1% e 10%.

Se il valore misurato del parametro P, Q, CH4, 02 è compreso nel relativo intervallo ΔΡ, AQ, Δ0Η4, Δ02, allora l'unità di controllo 42 prosegue con la misurazione del parametro successivo, altrimenti segnala e registra tale evento come un'anomalia associata alla unità di raccolta 2 in esame e non procede con la misurazione degli altri parametri che seguono nell'ordine prestabilito. L'anomalia viene registrata nella memoria 55. La causa di tale anomalia può essere, ad esempio, un problema meccanico alla valvola 17, oppure l'ostruzione di un condotto di ingresso 12.

La registrazione di un'anomalia per una certa unità di raccolta 2 comporta l'esecuzione di una specifica azione di risoluzione di anomalia sulla relativa valvola 17 che è diretta a cercare di risolvere l'anomalia, ossia di fare rientrare i parametri P, Q, CH4 e 02 stabilmente nei relativi intervalli ΔΡ, Δζ), Δ0Η4 e Δ02. La tipologia di azione di risoluzione di anomalia dipende da quale parametro P, Q, CH4, 02 è fuori dal relativo intervallo ΔΡ, ΔΟ, Δ0Η4 e Δ02 e dall'entità dello scostamento del parametro dal relativo intervallo. In altre parole, in presenza di un'anomalia costituita da un parametro P, Q, CH4, 02 al di fuori del relativo intervallo ΔΡ, AQ, Δ0Η4, Δ02 per una certa unità di raccolta 2, l'unità di controllo 42 comanda il relativo attuatore 36 per eseguire, sulla relativa valvola 17, un'azione selezionata in un gruppo di azioni comprendente ad esempio:

- una chiusura totale (APE = 0%) prolungata;

- una chiusura totale temporanea; e

- un'apertura totale (APE = 100%) temporanea.

La chiusura totale prolungata della valvola 17 è ripristinabile manualmente, oppure automaticamente dopo un certo intervallo di tempo maggiore del periodo di tempo TP1. La chiusura totale temporanea e l'apertura totale temporanea della valvola 17 hanno durate selezionabili in un intervallo compreso, ad esempio, tra 15 e 60 s. L'unità di controllo 14 seleziona l'azione da eseguire sulla valvola 17 e la durata temporale di tale azione in funzione di quale parametro è fuori dal relativo intervallo e di quanto esso è fuori dall'intervallo.

Se i valori misurati di tutte i parametri P, Q, CH4 e 02 sono compresi nei relativi intervalli ΔΡ, Δζ), Δ0Η4 e Δ02, allora l'unità di controllo 42 procede con la seconda modalità di analisi.

Si fa notare che la misurazione dei parametri CH4 e 02 richiede molto più tempo della misurazione dei parametri P e Q. Infatti, per una singola unità di raccolta 2, la misurazione dei parametri CH4 e 02 richiede un lasso tempo di circa almeno 2 minuti e la misurazione dei parametri P e Q richiede, invece, un lasso di tempo di circa 20 secondi. Di conseguenza, al termine della misurazione dei parametri CH4 e 02, i parametri P e Q potrebbero avere subito una variazione rilevante.

In accordo con la seconda modalità di analisi, l'unità di controllo 42 determina un valore del parametro variabile APE in funzione della combinazione dei valori misurati dei parametri CH4 e 02 in modo tale da massimizzare il parametro CH4, e comanda in modo conseguente 1'attuatone 36 per regolare l'apertura della relativa valvola 17. I valori misurati dei parametri CH4 e 02 utilizzati per la determinazione del parametro APE sono quelli ottenuti con la prima modalità di analisi.

La seconda modalità di analisi prevede, inoltre, che, dopo la regolazione della valvola 17 con il suddetto valore del parametro APE, l'unità di controllo 42 comandi le elettrovalvole 49 e 50 per misurare di nuovo i parametri P e Q e confronti i relativi nuovi valori misurati con i precedenti valori misurati, memorizzati nella memoria 55, per verificare se tra nuovi e precedenti valori esista uno scostamento superiore a relative tolleranze TP e TQ. Se uno o entrambi gli scostamenti dei parametri P e Q escono dalle relative tolleranze TP e TQ, allora l'unità di controllo 42 registra tale evento come un'anomalia associata alla unità di raccolta 2 in esame ed esegue una specifica azione di risoluzione di anomalia sulla relativa valvola 17, dello stesso tipo di quelle descritte in relazione al primo metodo di analisi; altrimenti l'unità di controllo 42 non fa nulla fino al termine del relativo intervallo Δτί.

Lo scopo ultimo della regolazione delle valvole 17 seguendo la seconda modalità di analisi non è tanto la massimizzazione fine a sé stessa del parametro CH4 per ciascuna unità di raccolta 2, ma è di massimizzare il potere calorifero del biogas circolante nell'unità di raccolta 2, ossia di massimizzare il parametro CH4 e nel contempo garantire la stabilità temporale dei parametri P e Q. In altre parole, lo scopo della seconda modalità di analisi è di massimizzare il potere calorifero del biogas aspirato da ciascuna unità di raccolta 2 compatibilmente con la capacità di fornire biogas del relativo pozzo di captazione.

Nel secondo schema temporale, l'unità di controllo 42 comanda periodicamente l'apertura delle elettrovalvole 49 e 50 di tutte le unità di raccolta 2, in sequenza una dopo l'altra, escludendo quella che nello stesso lasso temporale è analizzata seguendo il primo schema temporale, secondo un periodo di tempo TP2 inferiore a TP1, per misurare i parametri P e Q relativi a tutte le unità di raccolta 2. Il periodo di tempo TP2 è maggiore o uguale al tempo richiesto per la misurazione dei parametri P e Q, che è circa compreso tra 15 e 30 secondi, moltiplicato per il numero di unità di raccolta 2 dell'impianto 1. Il secondo schema temporale è simultaneo al primo schema temporale ed ha la finalità di acquisire valori misurati dei parametri P e Q di tutte le unità di raccolta 2 ad una cadenza più alta rispetto a quella definita dal primo ciclo di misurazioni. In altre parole, il secondo schema temporale definisce un secondo ciclo di misurazioni relativo ai parametri P e Q di tutte le unità di raccolta 2. Dovendo condividere i condotti comuni 46 e 47 con il primo ciclo di misurazioni, il secondo ciclo di misurazioni deve essere necessariamente sincronizzato con il primo ciclo di misurazioni per poter "saltare" l'unità di raccolta 2 associata all'intervallo Δτί durante il quale si sta svolgendo il primo ciclo di misurazioni stesso.

L'unità di controllo 42 memorizza i valori misurati dei parametri P e Q nella memoria 55 e confronta i nuovi valori misurati con i precedenti valori misurati relativi al ciclo precedente per verificare se tra nuovi valori e precedenti valori esiste uno scostamento superiore a relative tolleranze TP e TQ. Se uno o entrambi gli scostamenti dei parametri P e Q superano le relative tolleranze TP e TQ, allora l'unità di controllo 42 registra tale evento come un'anomalia associata alla unità di raccolta 2 in esame ed esegue una specifica azione di risoluzione di anomalia sulla relativa valvola 17, dello stesso tipo di quelle descritte in relazione al primo metodo di analisi.

In accordo una ulteriore forma di attuazione non illustrata della presente invenzione, derivata da quella illustrata dalle figure da 1 a 5, il sistema di controllo dell'impianto 1 è privo delle flange tarate 37 e della rete di monitoraggio pressione 44 e comprende un condotto di monitoraggio di pressione totale, il quale collega fluidodinamicamente il sensore di pressione 39 al raccordo a quattro vie 26a (quello più alto) di uno dei telai 25 oppure ad una delle porzioni 20 del condotto principale 19 del collettore 18 ed è provvisto di una rispettiva elettrovalvola comandata dall'unità di controllo 42 per consentire di misurare la pressione totale Ptot all'interno del collettore 18. Di conseguenza, ciascuna unità di raccolta 2 presenta un solo punto di misurazione della pressione, ossia il punto 12a. L'unità di controllo 42 è configurata per calcolare la pressione differenziale P come differenza tra la pressione Ptot e la pressione Pa, ossia:

P = Ptot - Pa,

e la portata Q in funzione della pressione Pa e di una misurazione dell'apertura APE. L'unità di controllo 42 è in grado di misurare indirettamente l'apertura APE di ciascuna valvola 17 dalla conoscenza della posizione angolare del relativo attuatore 36.

In accordo con varianti della suddetta ulteriore forma di attuazione, ciascun condotto periferico 47 dell'unica rete di monitoraggio di pressione 43 è collegato in un qualsiasi punto del percorso fluidodinamico definito dalla relativa unità di raccolta 2 a monte della valvola 17, rispetto al verso di circolazione del biogas all'interno del relativo condotto di alimentazione 14, ad esempio in un punto del condotto di alimentazione 14 localizzato tra la valvola 17 ed il manicotto di ingresso 4.

In accordo con una ulteriore forma di attuazione non illustrata della presente invenzione, derivata da quella illustrata dalle figure da 1 a 5, la rete di monitoraggio chimico 54 comprende un ulteriore condotto periferico, il quale collega fluidodinamicamente il condotto comune 52 al raccordo a quattro vie 26a (quello più alto) di uno dei telai 25 oppure ad una delle porzioni 20 del condotto principale 19 del collettore 18 ed è provvisto di una rispettiva elettrovalvola comandata dall'unità di controllo 42 per consentire di misurare la concentrazione totale di metano CH4tot e la concentrazione totale di ossigeno O2tot all'interno del collettore 18. L'unità di controllo 42 è configurata per variare gli intervalli ACH4 e Δ02 in funzione dei valori misurati di concentrazione totale di metano CH4tot e di concentrazione totale di ossigeno O2tot allo scopo di ottimizzare le prestazioni dell'impianto 1 in relazione alle caratteristiche complessive dei pozzi di captazione collegati all'impianto 1 stesso.

In accordo con una ulteriore forma di attuazione non illustrata della presente invenzione, derivata da quella illustrata dalle figure da 1 a 5, il sistema di controllo dell'impianto 1 comprende il suddetto condotto di monitoraggio di pressione totale per misurare la pressione totale Ptot all'interno del collettore 18, la rete di monitoraggio chimico 54 comprende il suddetto ulteriore condotto periferico per misurare la concentrazione totale di metano CH4tot e la concentrazione totale di ossigeno O2tot all'interno del collettore 18 e l'unità di controllo 42 è configurata per variare gli intervalli ΔΡ, ΔθΗ4 e Δ02 in funzione dei valori misurati di pressione totale Ptot, di concentrazione totale di metano CH4tot e di concentrazione totale di ossigeno 02tot allo scopo di ottimizzare le prestazioni dell'impianto 1 in relazione alle caratteristiche complessive dei pozzi di captazione collegati all'impianto 1 stesso.

Secondo varianti non illustrate:

ciascun condotto di alimentazione 14 e/o il collettore 18 e/o ciascun telaio 25 e/o il condotto 28 sono realizzati in un sol pezzo;

- i telai 25 sono separati dal collettore 18 e la seconda porzione 24 della struttura di supporto 23 viene riempita e stabilizzata tramite un ulteriore fluido alimentato all'interno della seconda porzione 24;

i manicotti di ingresso 4 sono collegati fluidodinamicamente fra loro;

- i manicotti di ingresso 4 più esterni sono collegati fluidodinamicamente con i telai 25; e

le reti di monitoraggio di pressione e di monitoraggio chimico comprendono, al posto delle elettrovalvole, valvole pneumatiche.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di controllo per controllare un impianto di raccolta di biogas (1) comprendente un collettore di raccolta (18) ed una pluralità di unità di raccolta (2), ciascuna delle quali è collegata ad un rispettivo pozzo di captazione e comprende un rispettivo condotto di alimentazione (14) collegato al collettore di raccolta (18) ed una rispettiva valvola di regolazione (17) per regolare la portata di biogas nel condotto di alimentazione (14); il sistema di controllo comprendendo una pluralità di attuatori (36), ciascuno dei quali è atto a regolare l'apertura di una rispettiva valvola di regolazione (17), un quadro di controllo (38), il quale comprende un sensore di pressione (39), un sensore di metano (40), un sensore di ossigeno (41) ed un'unità di controllo (42), almeno una prima rete di monitoraggio di pressione di biogas (43), la quale è atta a collegare fluidodinamicamente il sensore di pressione (39) alle unità di raccolta (2) e comprende, per ciascuna unità di raccolta (2), una rispettiva prima valvola di controllo (49), ed una rete di monitoraggio chimico del biogas (51), la quale è atta a collegare fluidodinamicamente il sensore di metano (40) ed il sensore di ossigeno (41) alle unità di raccolta (2) e comprende, per ciascuna unità di raccolta (2), una rispettiva seconda valvola di controllo (54); la unità di controllo (42) essendo configurata per comandare selettivamente dette prime e seconde valvole di controllo (49, 54) allo scopo di, per ciascuna unità di raccolta (2), misurare una prima pressione (Fa), una concentrazione di metano (CH4) ed una concentrazione di ossigeno (02) del biogas nella unità di raccolta (2) stessa, e comandare il relativo attuatore (36) in funzione di un'elaborazione dei valori misurati di prima pressione (Fa) e di concentrazioni di metano e ossigeno (CH4, 02).
2. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui detta prima rete di monitoraggio di pressione di biogas (43) collega detto sensore di pressione (39) in primi punti (12a) delle unità di raccolta (2) a monte delle relative valvole di regolazione (17), rispetto al verso di circolazione del biogas nei relativi condotti di alimentazione (14), in modo tale che le prime pressioni (Fa) siano relative al biogas in corrispondenza di detti primi punti (12a).
3. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta unità di controllo (42) è configurata per determinare, per ciascuna unità di raccolta (2), una pressione differenziale (P) in funzione di una pressione di riferimento (Pb; Ptot) e di detta prima pressione (Fa), ed una portata (Q) del biogas nell'unità di raccolta (2) in funzione di detta prima pressione (Fa), e per comandare il relativo attuatore (36) in funzione della pressione differenziale (P), della portata (Q) e delle concentrazioni di ossigeno e di metano (CH4, 02).
4. Sistema di controllo secondo le rivendicazioni 2 e 3, in cui ciascuna unità di raccolta (2) comprende un condotto di ingresso (12) collegabile al rispettivo pozzo di captazione; il sistema di controllo comprendendo una pluralità di flange tarate (37), ciascuna delle quali è montabile nel condotto di ingresso (12) di una rispettiva unità di raccolta (2) in modo tale che il relativo primo punto (12a) sia a monte della flangia tarata (37) stessa, ed una seconda rete di monitoraggio di pressione di biogas (44), la quale è atta a collegare fluidodinamicamente il sensore di pressione (39) ai condotti di ingresso (12) in rispettivi secondi punti (12b) a valle delle relative flange tarate (37) e comprende, per ciascuna unità di raccolta (2), una rispettiva terza valvola di controllo (50); detta unità di controllo (42) essendo configurata per comandare selettivamente le terze valvole di controllo (50) allo scopo di, per ciascuna unità di raccolta (2), misurare detta pressione di riferimento (Pb) come pressione del biogas nel relativo secondo punto (12b) e determinare detta portata (Q) in funzione della pressione differenziale (P) e del diametro interno della relativa flangia tarata (37).
5. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 3, e comprendente un condotto di monitoraggio di pressione totale di biogas, il quale è atto a collegare fluidodinamicamente il sensore di pressione (39) al collettore di raccolta (18) ed è provvisto di una relativa quarta valvola di controllo comandata da detta unità di controllo (42) per consentire di misurare la pressione di riferimento (Ptot) come la pressione del biogas nel collettore di raccolta (18); la unità di controllo (42) essendo configurata per determinare detta portata (Q) di ciascuna unità di raccolta (2) in funzione della relativa prima pressione (Pa) e dell'apertura percentuale della relativa valvola di regolazione (17).
6. Impianto di raccolta di biogas comprendente un collettore di raccolta (18), una pluralità di unità di raccolta (2), ciascuna delle quali è collegabile ad un rispettivo pozzo di captazione e comprende un rispettivo condotto di alimentazione (14) collegato al collettore di raccolta (18) ed una rispettiva valvola di regolazione (17) per regolare la portata di biogas nel condotto di alimentazione (14) stesso, ed un sistema di controllo secondo una qualsiasi rivendicazione da 1 a 5.
7. Metodo per controllare un impianto di raccolta di biogas (1) comprendente un collettore di raccolta (18) ed una pluralità di unità di raccolta (2), ciascuna delle quali è collegata ad un rispettivo pozzo di captazione e comprende un rispettivo condotto di alimentazione (14) collegato al collettore di raccolta (18) ed una rispettiva valvola di regolazione (17) per regolare la portata di biogas nel condotto di alimentazione (14) stesso; il metodo comprendendo; - eseguire un primo ciclo periodico di misurazioni di parametri (Pa, P, Q, CH4, 02) del biogas nelle unità di raccolta (2) tramite un gruppo di sensori (39-41) condivisi da tutte le unità di raccolta (2), il primo ciclo periodico di misurazioni essendo suddiviso in una pluralità di intervalli temporali (Δτί), in ciascuno dei quali vengono misurati i parametri (Pa, P, Q, CH4, 02) di una rispettiva unità di raccolta (2); - eseguire un secondo ciclo periodico di misurazioni di un sottoinsieme dei parametri (Q, P) del biogas delle unità di raccolta (2) tramite un sottoinsieme del gruppo di sensori (39), il secondo ciclo di misurazioni essendo simultaneo al, ed avendo una periodicità inferiore a quella del primo ciclo di misurazioni; in ciascun intervallo temporale (ΔΤί), regolare l'apertura della valvola di regolazione (17) della relativa unità di raccolta (2) in funzione di elaborazioni dei valori misurati dei parametri (Pa, P, Q, CH4, 02) ottenuti nell'intervallo temporale (Δτί); e individuare eventuali anomalie nelle unità di raccolta (2) in funzione di elaborazioni dei relativi valori misurati del sottoinsieme di parametri (Q, P) ottenuti nel secondo ciclo di misurazioni.
8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui detto gruppo di sensori comprende un sensore di pressione (39), un sensore di metano (40) ed un sensore di ossigeno (41) e detto sottoinsieme del gruppo di sensori comprende detto sensore di pressione (39).
9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui detti parametri comprendono una pressione (Pa), una concentrazione di metano (CH4) ed una concentrazione di ossigeno del biogas (02.
10. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui detti parametri comprendono una pressione differenziale (P), la quale è determinata in funzione di una pressione di riferimento (Pb; Ptot) ed una prima pressione (Pa) misurata in un primo punto (12a) dell'unità di raccolta (2), preferibilmente a monte della relativa valvola di regolazione (17) dell'unità di raccolta (2), rispetto al verso di circolazione del biogas nel relativo condotto di alimentazione (14), ed una portata (Q) del biogas nell'unità di raccolta (2), la quale è determinata in funzione della prima pressione (Pa).
11. Metodo secondo una rivendicazione da 7 a 10, in cui detto primo ciclo di misurazioni comprende, per ciascun intervallo temporale (ΔΐΊ): - associare a ciascuno di detti parametri (P, Q, CH4, 02) un rispettivo intervallo prestabilito di valori (ΔΡ, Δ<2, Δ0Η4, Δ02) che è indicativo di un comportamento normale di un pozzo di captazione; e misurare ciascun parametro (P, Q, CH4, 02) e confrontare il valore misurato con il relativo intervallo di valori (ΔΡ, AQ, ΔΟΗ4, Δ02); la regolazione dell'apertura della valvola di regolazione (17) di ciascuna unità di raccolta (2) essendo eseguita se i valori misurati di tutti i parametri (P, Q, CH4, 02) sono compresi nei relativi intervalli di valori (ΔΡ, Δζ), ΔΟΗ4, Δ02).
12. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui detto primo ciclo di misurazioni comprende, per ciascun intervallo temporale (Δτί); se il valore misurato di almeno uno di detti parametri (P, Q, CH4, 02) è fuori dal relativo intervallo di valori (ΔΡ, Δζ), Δ0Η4, Δ02), allora si registra una anomalia associata alla relativa unità di raccolta (2).
13. Metodo secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui misurare ciascun parametro (P, Q, CH4, 02) e confrontare il valore misurato con il relativo intervallo di valori (ΔΡ, Δ<2, Δ0Η4, Δ02) comprende: misurare, nel seguente ordine, pressione differenziale (P), portata (Q), concentrazione di metano (CH4) e concentrazione di ossigeno (02); per ciascun parametro (P, Q, CH4, 02) misurato, confrontare il valore misurato con il relativo intervallo prestabilito di valori (ΔΡ, Δζ), Δ0Η4, Δ02); e - procedere con la misurazione del parametro (P, Q, CH4, 02) successivo, secondo detto ordine, soltanto se il valore misurato è compreso nel relativo intervallo prestabilito di valori (ΔΡ, Δζ), Δ0Η4, Δ02).
14. Metodo secondo una rivendicazione da 7 a 13, in cui detti parametri (P, Q, CH4, 02) comprendono una concentrazione di metano (CH4) ed una concentrazione di ossigeno (02) del biogas; la regolazione dell'apertura della valvola di regolazione (17) di un'unità di raccolta (2) in un rispettivo intervallo temporale (Δτί) viene eseguita in funzione della combinazione dei valori misurati delle concentrazioni di metano e di ossigeno (CH4, 02) ottenuti nell'intervallo temporale (Δτί), in modo tale da massimizzare la concentrazione di metano (CH4),
15. Metodo secondo la rivendicazione 10, in cui ciascuna unità di raccolta (2) comprende un condotto di ingresso (12), il quale è collegabile al rispettivo pozzo di captazione ed è provvisto di una rispettiva flangia tarata (37); detto primo punto (12a) essendo disposto a monte della flangia tarata (37); detta pressione di riferimento essendo una pressione misurata (Pb) per ciascuna unità di raccolta (2) in un secondo punto (12b) del relativo condotto di ingresso (12) a valle della relativa flangia tarata (37); detta portata (Q) del biogas nell'unità di raccolta (2) essendo determinata in funzione di detta pressione differenziale (P) e del diametro interno della relativa flangia tarata (37).
16. Metodo secondo la rivendicazione 10, comprendente: - misurare detta pressione di riferimento (Ptot) nel detto collettore di raccolta (18) tramite detto sensore di pressione (39); detta portata (Q) del biogas nell'unità di raccolta (2) essendo determinata in funzione di detta prima pressione (Pa) e dell'apertura della relativa valvola di regolazione (17).