ITUB20159693A1 - Sistema di monitoraggio per il monitoraggio dell?integrita? di barriere impermeabili, metodo che utilizza tale sistema e barriera di fondo provvista di tale sistema - Google Patents
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Description
SISTEMA DI MONITORAGGIO PER IL MONITORAGGIO
DELL'INTEGRITÀ' DI BARRIERE IMPERMEABILI, METODO CHE UTILIZZA TALE SISTEMA E BARRIERA DI FONDO PROW ISTA DI
TALE SISTEMA
CAMPO TECNICO
La presente invenzione si riferisce al settore dei metodi e sistemi per il monitoraggio dell'integrità di barriere impermeabili , ad esempio quelle applicabili al fondo ed alle pareti di discariche , bacini di stoccaggio, terrapieni , argini , dighe, opere sotterranee e più in generale a tutte le opere civili che necessitano di delimitare una porzione di spazio soggetta alla presenza costante od occasionale di liquidi, laddove la membrana impermeabile suddivide il volume totale in un due semivolumi , uno posto dal lato asciutto e uno bagnato della barriera stessa .
STATO DELL'ARTE
Dato il campo tecnico, per descrivere le soluzioni maggiormente utilizzate conviene dapprima far riferimento al campo delle discariche, altrimenti dette "impianti di stoccaggio" .
Un impianto di stoccaggio è costituito essenzialmente da :
un rivestimento di fondo e di parete,
un sistema di raccolta dei liquidi percolati sul fondo, un sistema di copertura finale ed eventualmente altri impianti accessori (impianto estrazione gas di discarica in presenza di rifiuti biodegradabili ), sistema di regimazione acque meteoriche e da
un sistema di monitoraggio .
In particolare , il rivestimento di fondo e di parete è destinato a limitare il flusso di contaminanti (percolato e gas) nel terreno circostante la discarica e di costituire il piano di raccolta del percolato . A tal fine una delle previsioni per il rivestimento di fondo e parete è che sia impermeabile; a tal fine, poiché il rivestimento è realizzato con una stratificazione di diversi materiali , esso deve comprendere almeno una barriera idraulica, generalmente costituita da una geomembrana superiore in HDPE cui può essere accoppiato uno strato di argilla compattata inferiore , a diretto contatto con la geomembrana.
Brevemente, la membrana in HDPE potrebbe essere soggetta a discontinuità (es. fori o lacerazioni , sia dall' origine che a seguito di punzonamenti dei rifuti nell' utilizzo) e la presenza dello strato argilloso (a bassa permeabilità) immediatamente sottostante alla membrana stessa, consente di limitare gli effetti di tali discontinuità limitando l'infiltrazione nel terreno del percolato e dei gas.
Si noti che, normalmente la condizione del fondo della discarica sia caratterizzata -per buona parte della sua vita di funzionamento- dalla presenza di un battente di percolato continuo, e pertanto la verifica del buon funzionamento della barriera idraulica risulta fondamentale .
A tal fine sono state messe a disposizione, nel tempo, alcune soluzioni che consentono di monitorare la discarica, nel senso di poter verificare la presenza di perdite di percolato, indice della non integrità della barriera idraulica e della necessità di intervento . Alcune di guest e soluzioni utilizzano sensori ottici posti variamente nello strato di rivestimento; sebbene interessanti e funzionali, tuttavia, la presenza di sensori ottici comporta una certa complessità realizzativa che si intende evitare.
Una soluzione -in commercio- alternativa e apparentemente più semplice e robusta, prevede di installare un reticolo di elettrodi nello strato di rivestimento di fondo e pareti.
In particolare , in questa soluzione , è prevista la presenza di uno strato di un geotessile al di sotto del quale viene posizionato il reticolo di elettrodi conduttivi . Una perdita nella membrana causa la fuoriuscita di liquidi al di sotto di essa, impregnando localmente il geotessile e ponendo quindi 1'elettrodo interessato in contatto elettrico con il substrato . La localizzazione della perdita prevede ovviamente 1'installazione di una rete di elettrodi piuttosto fitta, con un conseguente costo complessivo relativamente elevato .
Inoltre in caso di elevata umidità propria (non derivante da perdite) del substrato, potrebbero verificarsi falsi positivi ed errori nel monitoraggio .
Ancora un'altra soluzione nota, che utilizza elettrodi come sensori per rilevare perdite prevede che gli elettrodi siano posti su lati opposti della membrana, in modo che questa isoli elettricamente gli elettrodi . In caso di lacerazione della membrana gli elettrodi sono posti a contatto elettrico, permettendo la rilevazione del danno.
Anche questa soluzione è in generale funzionale , ma comporta 1'installazione di elettrodi in corrispondenza della faccia della membrana rivolta verso i rifiuti, con un possibile danneggiamento degli stessi, oltre a generare un aggravio di costi e tempi per la posa in opera .
Inoltre , il voltaggio necessario per il corretto funzionamento è elevato.
SCOPI E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE
E' scopo della presente invenzione superare gli inconvenienti dell'arte nota.
In particolare, è scopo della presente invenzione guello di mettere a disposizione un sistema, un metodo ed una barriera di fondo per discariche che siano relativamente semplici da realizzare , robusti e precisi.
E' inoltre scopo della presente invenzione guello di mettere a disposizione una alternativa ai metodi noti. Questi ed ulteriori scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un metodo, e un sistema ed una barriera di fondo, che incorporano le caratteristiche delle rivendicazioni allegate , le guali formano parte integrante della presente descrizione .
L'idea generale alla base della presente invenzione prevede di rilevare perdite conseguenti ad un danneggiamento della membrana sigillante strutturale mediante la rilevazione di una variazione nella misura di una resistenza elettrica ai capi di coppie di conduttori associati ad un geotessile non tessuto posti su un lato del geotessile che in condizione operativa si trova in ambiente asciutto.
Preferibilmente , nel caso esemplificativo delle discariche , tale lato è guello sotto al geotessile stesso, che è posto -a sua volta- al di sotto della membrana sigillante .
Questa soluzione offre il vantaggio di consentire una realizzazione semplice e relativamente poco costosa, oltre che intrinsecamente robusta. Quest'ultima caratteristica è inoltre massimizzata qualora la faccia del geotessile non tessuto provvista dei conduttori sia posta in condizione non affacciata alla membrana sigillante , ovvero sia rivolta verso il terreno, dal lato opposto rispetto ai rifiuti: i conduttori risultano così protetti da eventuali danneggiamenti derivanti dagli stessi .
La soluzione proposta permette di impiegare la modalità costruttiva usuale per il ricoprimento dello scavo, minimizzando le procedure supplementari associate con la stesura del sistema di monitoraggio .
Conseguentemente , un primo oggetto dell'invenzione è un sistema per il monitoraggio di una barriera impermeabile posta in opera con un lato rivolto verso un ambiente bagnato e 1 altro lato rivolto verso un ambiente asciutto, in assenza di perdite da detta membrana sigillante strutturale ,
in cui il sistema comprende
un geotessile non tessuto non impermeabile in cui si distinguono due opposte facce, destinato ad essere posto in opera sul lato asciutto di detta membrana sigillante e provvisto di almeno una coppia di conduttori elettrici accoppiati alla stessa faccia del geotessile non tessuto, ciascun conduttore essendo provvisto di un primo ed un secondo capo
un sistema di misura di resistenza elettrica operativamente collegato al primo ed al secondo capo di ciascun conduttore per rilevare almeno una variazione di un valore di resistenza elettrica.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , la faccia del geotessile non tessuto a cui sono accoppiati detti conduttori elettrici è la faccia non in diretto contatto con (o quella rivolta verso) la membrana impermeabile , in condizione di geotessile posto in opera; ciò consente appunto di proteggere i conduttori.
Secondo un' altra caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche i conduttori elettrici si estendono sostanzialmente per tutta una dimensione di detta faccia a cui sono accoppiati; questo consente una misurazione che interessa sostanzialmente tutta 1'area dell'opera .
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche il geotessile è un tessuto non tessuto agugliato meccanicamente realizzato in un materiale scelto tra poliestere o polipropilene , con grammature comprese
-tra 600 e 2000 grammi al metro quadrato per applicazioni in discarica,
-tra 500 e 800 grammi al metro quadrato per applicazioni in opere sotterrranee ,
-tra 200 e 400 grammi al metro quadrato per applicazioni in edilizia;
questo consente che il percolato o il liquido eventualmente perso dalla membrana sigillante si impregni nel geotessile non tessuto e generi un ponte conduttivo -che consente la rilevazione della perditaprima di essere drenato in uno scarico.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche i conduttori elettrici sono a contatto elettrico con il geotessile non tessuto, presentando almeno una parte del conduttore a diretto contatto con detto geotessile; questo consente misurazioni precise e puntuali.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , ogni conduttore elettrico comprende un primo filamento di supporto in poliestere attorno al quale è avvolto in spire un secondo filamento elettricamente conduttivo, preferibilmente acciaio inox; questo consente di realizzare conduttori elettrici relativamente poco costosi , meccanicamente robusti e chimicamente adatti all' utilizzo in ambienti chimicamente aggressivi.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , ogni conduttore elettrico comprende un polimero caricato con polveri di metalli conduttivi e/o grafite, per poterne determinare in modo relativamente semplice la resistenza .
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , per ciascuna coppia di conduttori elettrici , uno dei conduttori presenta una resistività elettrica lineare , mentre 1'altro possiede una conducibilità elettrica approssimabile a quella di un conduttore ideale.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , la misura di resistenza è effettuata mediante il rapporto fra i valori istantanei di tensione e corrente applicate ai conduttori operando in corrente alternata; ciò consente di ridurre fenomeni di trasporto di ioni.
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , il sistema di misura di resistenza elettrica comprende un misuratore di tensione/ corrente in corrente alternata, nel quale viene fornita una corrente elettrica ad un circuito formato
- dai due conduttori della stessa coppia di conduttori e
- da un ponte resistivo formato da un liquido fuoriuscito da una perdita di detta membrana sigillante strutturale ,
nel quale misuratore viene misurata la tensione ai due capi dei due conduttori, laddove la resistenza è ottenuta come rapporto fra i valori istantanei assunti da tensione e corrente, laddove il campionamento è effettuato almeno per un tempo pari alla periodicità di un segnale utilizzato .
Un altro oggetto dell'invenzione è un metodo per rilevare punti danneggiati in una membrana sigillante per discariche , comprendente i passi di
- prevedere una membrana sigillante strutturale posta in opera con un lato rivolto verso un ambiente bagnato e 1 'altro lato rivolto verso un ambiente asciutto, in assenza di perdite da detta membrana sigillante strutturale
- prevedere un geotessile non tessuto non impermeabile da porsi in opera sul lato opposto a quello affacciato alla membrana sigillante strutturale
- prevedere almeno una coppia di conduttori elettrici accoppiati alla stessa faccia del geotessile
- prevedere un sistema di misura di resistenza elettrica comprendente un misuratore di tensione/ corrente in corrente alternata
connettere opposti capi di ciascun conduttore elettrico della detta coppia di conduttori elettrici a detto sistema di misura di resistenza elettrica
- rilevare mediante detto sistema di misura di resistenza elettrica almeno variazioni di resistenza elettrica tra un capo di un primo conduttore della coppia di conduttori ed un capo di un secondo conduttore della coppia di conduttori .
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , il passo di rilevazione viene effettuato mediante una misurazione di resistenza in corrente alternata, con i vantaggi sopra indicati .
Un altro oggetto della presente invenzione è una barriera di fondo per discariche comprendente, dall'alto verso il basso in condizione operativa:
- una membrana sigillante strutturale
- un geotessile non tessuto non impermeabile provvisto di conduttori elettrici
detta membrana geotessile avendo una estensione in pianta sostanzialmente pari all' estensione in pianta della membrana sigillante strutturale , detto geotessile essendo parte di un sistema secondo 1'invenzione, preferibilmente un sistema specificamente atto a realizzare il suddetto metodo dell'invenzione .
Secondo una caratteristica vantaggiosa dipendente o indipendente dalle altre caratteristiche , il geotessile è a diretto contatto con la membrana sigillante strutturale .
Ulteriori caratteristiche vantaggiose sono oggetto delle allegate rivendicazioni , che si intendono parte integrante della presente descrizione .
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
L'invenzione verrà descritta gui di seguito con riferimento ad esempi non limitativi, forniti a scopo esplicativo e non limitativo nei disegni annessi. Questi disegni illustrano differenti aspetti e forme di realizzazione dell' invenzione e, dove appropriato, numeri di riferimento illustranti strutture, componenti, materiali e/o elementi simili in differenti figure sono indicati da numeri di riferimento similari .
Nelle figure allegate :
Figura 1 illustra una vista in sezione semplificata di un sito di stoccaggio rifiuti , con posto in opera un sistema secondo 1'invenzione;
Figura 2 illustra una vista in sezione di un rivestimento di fondo incorporante parte del sistema dell'invenzione; Figura 3 illustra una vista prospettica di parte di un geotessile parte del sistema dell'invenzione;
Figura 4 illustra una vista in sezione del geotessile di fig. 3;
Figure 5 e 6 illustrano il geotessile nella vista di fig . 4, in due condizioni operative, rispettivamente in condizione asciutta e bagnata;
Figura 7 illustra una vista prospettica di una forma esecutiva di un conduttore elettrico applicabile al geotessile delle fig. 2-6;
Figura 8 illustra una vista in sezione del conduttore elettrico di fig. 7 applicato ad un geotessile secondo 1'invenzione;
Figura 9 illustra una vista in sezione di un sistema secondo 1'invenzione comprendente un geotessile, conduttori elettrici ed un rilevatore di resistenza elettrica;
Figura 10 illustra uno schema di funzionamento del sistema dell' invenzione;
Fig. 11 e 12 illustrano schemi elettrici relativo al un primo esempio di funzionamento del sistema dell'invenzione in due condizioni operative (asciutto ed in caso di perdita);
Fig. 13 illustra un esempio evoluto di funzionamento del sistema dell' invenzione .
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE
Mentre 1'invenzione è suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative , alcune forme di realizzazione preferite sono mostrate nei disegni e saranno descritte gui di seguito in dettaglio.
Si deve intendere , comungue , che non vi è alcuna intenzione di limitare l'invenzione alla specifica forma di realizzazione illustrata, ma, al contrario, essa intende coprire tutte le modifiche , costruzioni alternative , ed equivalenti che ricadano nell'ambito dell' invenzione come definito nelle rivendicazioni . L'uso di "ad esempio", "ecc", "oppure" indica alternative non esclusive senza limitazione a meno che non altrimenti indicato .
L'uso di "include" significa "include, ma non limitato a" a meno che non altrimenti indicato.
Indicazioni guali "verticale" ed "orizzontale" , "superiore" ed "inferiore" (in assenza di altre indicazioni) vanno lette con riferimento alle condizioni di montaggio (o operative) e riferendosi alla normale terminologia in uso nel linguaggio corrente , dove "verticale" indica una direzione sostanzialmente parallela a guella del vettore forza di gravità "g" ed orizzontale una direzione ad essa perpendicolare.
Con riferimento alla fig. 1, in essa è mostrato in sezione un tipico sito S di stoccaggio di rifiuti, ad esempio un sito di stoccaggio definitivo.
Si fa rilevare che guesta applicazione, gui descritta, deve essere intesa meramente come esempio applicativo non limitativo della presente invenzione, che potrebbe, più in generale essere utilizzata anche in settori tecnici diversi .
Il sito di stoccaggio definitivo consta, in breve, in uno scavo R realizzato nel terreno T, in cui vengono ospitati i rifiuti.
Questi ultimi sono ricoperti superiormente da una copertura C, variamente realizzata a seconda delle esigenze e su cui non ci si sofferma oltre.
Il terreno della parete di fondo dello scavo R è rivestito dalla barriera di fondo 1 0, che in talune soluzioni può estendersi a ricoprire anche, in tutto o in parte, il terreno delle pareti laterali dello scavo. La funzione principale della barriera di fondo 10 è quella di limitare il flusso di contaminanti (percolato e gas) nel terreno T circostante e di costituire il piano di raccolta del percolato.
Con riferimento anche a fig. 2 ed in accordo all' invenzione, in essa viene mostrata una soluzione preferita di realizzazione di tale barriera di fondo 10, che comprende, dall'alto verso il basso:
- un primo geotessile semplice 11 (opzionale)
- una membrana sigillante strutturale 12
- un geotessile non tessuto 13 con funzione drenante (quindi non impermeabile ) provvisto di conduttori elettrici 24, 25
- uno strato di ghiaia 14
uno strato di argilla 15. Si fa rilevare che la stratificazione appena proposta è esemplificativa, infatti esistono numerose varianti possibili che comunque mantengono gli elementi chiave membrana sigillante 12 e geotessile 13.
In condizione posta in opera il geotessile è posto sul lato asciutto della membrana (in condizioni di normale esercizio) .
Il primo geotessile semplice 11 è opzionale; quando installata essa è realizzata preferibilmente in geotessile tessuto non tessuto agugliato meccanicamente costituito di fibre di polipropilene o poliestere vergine , avente grammatura compresa tra
600 e 2000 grammi al metro quadrato per applicazioni in discarica,
500 e 800 grammi al metro quadrato per applicazioni in opere sotterrranee ,
200 e 400 grammi al metro quadrato per applicazioni in edilizia .
Per quanto concerne la membrana sigillante strutturale 12, essa è realizzata preferibilmente in HDPE (polietilene ad alta densità) : 1'HDPE è un materiale praticamente impermeabile che può essere attraversato solo mediante migrazione chimica a livello molecolare . La sua vita utile per 1'impiego specifico è valutata ad oggi in decine di anni.
Tale membrana sigillante 12 è preferibilmente formata da una pluralità di singoli teli di HDPE saldati sul posto tra di loro. Lo spessore della membrana sigillante 12 varia preferibilmente tra 0.5 e 2 mm.
Per quanto concerne invece il geotessile 13 non impermeabile , su di essa si tornerà in dettaglio tra poco .
La ghiaia 14, usualmente in uno strato di spessore compreso tra 30 citi e 1 m, consente di avere un effetto di drenaggio del percolato eventualmente passato attraverso la membrana sigillante 12, per convogliarlo in appositi pozzi di raccolta.
Infine, lo strato di argilla 15 collabora con gli strati superiori grazie alle proprietà rigonfranti intrinseche dell' argilla: in presenza di umidità 1'effetto di eventuali piccoli difetti (fori, lacerazioni ) localizzati nel HDPE viene progressivamente ad attenuarsi .
Inoltre lo strato di argilla 15 consente 1'adsorbimento di alcuni inguinanti durante 1'attraversamento dello strato di argilla 15 stesso.
In linea teorica potrebbero anche essere previste forme esecutive diverse della barriera di fondo 10, sebbene guella appena descritta consenta una realizzazione ottimale sotto plurimi punti di vista, oltre che una valida alternativa .
Passando ora a descrivere il sistema 1 per rilevare punti danneggiati nella membrana sigillante strutturale 12 per discariche, secondo 1'invenzione, si faccia riferimento alle figure 2-11 allegate.
Il sistema 1 comprende il geotessile non tessuto 13 drenante (non impermeabile ) in cui si distinguono due opposte facce 131,132 maggiori.
Si noti che che la dicitura "non impermeabile" è riferita al passaggio dei liguidi.
La faccia 131 è rivolta verso 1'alto, ossia verso i rifiuti, mentre la faccia opposta, guando la membrana 13 è posta in opera, è rivolta verso il basso, ossia verso il terreno.
In opera, come descritto in occasione della fig. 2, il geotessile 13 non tessuto è destinata ad essere posta sul lato della alla membrana sigillante strutturale 12 che risulta all'asciutto per contribuire al rilevamento di eventuali perdite della stessa (dovute a fori , lacerazioni o discontinuità che fanno passare il percolato liguido) .
Nell 'esempio non limitativo gui fornito, guindi , il geotessile 13 non tessuto è posto al di sotto della membrana sigillante 12 .
A tal fine il geotessile non tessuto 13 comprende almeno due conduttori elettrici 24,25 accoppiati alla medesima faccia 132 del geotessile 13 stesso.
Il geotessile 13 non tessuto è "strutturale", nel senso che è destinato ad estendersi in tutte le direzioni fino a risultare sostanzialmente sovrapponibile alla membrana sigillante 12, così da rilevare perdite di guest'ultima. Il geotessile non tessuto 13 è "non impermeabile", nel senso che non impedisce il passaggio di liguidi e svolge, guindi , funzione drenante
A tal fine il geotessile non tessuto 13 è realizzato preferibilmente in tessuto non tessuto di poliestere o polipropilene con grammature comprese tra 400 e 1500 grammi al metro guadrato : guesta particolare realizzazione consente al geotessile 13 di essere allo stesso tempo sufficientemente flessibile per essere adagiato nello scavo o adattato all'applicazione in caso diverso, seguirne le pareti e di imbeversi di liguido, in caso di perdite.
Il sistema 1 comprende poi una o più coppie di conduttori elettrici 24,25 e 24',25' i guali sono, ciascuno, provvisti di un primo 241,251 e 241',251' ed un secondo capo 242,252 e 242',252' collegati elettricamente ad un rilevatore di resistenza elettrica 4 e 4'; ogni coppia di conduttori 24,25 o 24',25' risulta quindi collegata ad un dedicato rilevatore di resistenza elettrica 4 o 4', come mostrato in fig. 9.
Si fa notare che nelle allegate figure sono mostrati solo alcuni dei conduttori presenti , in modo non limitativo .
Ogni conduttore elettrico 24, 25 della coppia è posto preferibilmente ad una distanza di circa 1 metro dall' altro della stessa coppia.
Le coppie di conduttori 24,25 e 24',25' sono invece poste ad una distanza variabile fra 0.5 e 3 metri l'una dall'altra, dipendendo dalla risoluzione spaziale che si intende conferire al sistema di misura, che può variare a seconda dell'applicazione , della geometria del sito e della pericolosità del liquido da rilevare.
Questa distribuzione consente di ottenere una distribuzione ottimale ma non troppo onerosa.
Preferibilmente i conduttori elettrici si estendono tutti sostanzialmente paralleli 1' uno dall'altro, ad interessare tutta una faccia 132 del geotessile 13.
In altre forme esecutive le coppie di conduttori elettrici sono incrociate , a formare un disegno a quadrati , losanghe, rombi.
Ogni conduttore elettrico, a prescindere dalla disposizione delle coppie , risulta separato ed elettricamente isolato dall'altro.
I conduttori elettrici 24,25,24' ,25' non sono rivestiti di materiale isolante (se non in corrispondenza di incroci con altri conduttori , allo scopo di mantenere 1'isolamento fra essi) e risultano accoppiati con la geotessile 13 .
Tale accoppiamento è ottenibile in diversi modi : ad esempio nella soluzione preferita, mostrata nelle fig.
4, 5 e 6 i conduttori sono inseriti in una tasca realizzata da una fettuccia 240 variamente fissata (es. cucita, incollata, saldata ad ultrasuoni o a caldo) al geotessile 13, così da restare a diretto contatto con esso .
La fettuccia 240 è preferibilmente nello stesso materiale del geotessile non tessuto 13, così da consentire un accoppiamento semplificato, ad esempio mediante saldatura ad ultrasuoni (o a caldo) guando sono realizzati in materiale termoplastico . La fettuccia è permeabile in modo da permettere il passaggio del liguido .
In una forma esecutiva alternativa 1'accoppiamento è ottenuto per incollaggio, come mostrato in fig.8; anche in guesto caso, preferibilmente, i conduttori 24 ,25 hanno una porzione in diretto contatto con il geotessile non tessuto 13 : ciò può essere ottenuto, ad esempio, utilizzando due cordoni di colla 240' che si estendono paralleli al conduttore 24, tra guesto e il geotessile non tessuto 13, così che la porzione di conduttore 24 posta tra i cordoni di colla 240' è direttamente a contatto con il geotessile non tessuto 13.
Il mantenimento del contatto diretto tra conduttore elettrico 24, 25 e geotessile non tessuto 13 è preferibile per il corretto funzionamento del sistema, seppure potendo essere non del tutto necessario.
Per guanto concerne i conduttori elettrici 24,25,24',25' essi possono essere realizzati in diversi materiali elettricamente conduttivi ; una soluzione preferita è mostrata in fig. 7, in cui il conduttore 24 comprende un primo filamento di supporto 248 in poliestere attorno al quale è avvolto in spire un secondo filamento elettricamente conduttivo 249, ad esempio in acciaio inox, particolarmente adatto all'ambiente aggressivo a cui si troverà esposto una volta posto in opera.
Come sopra accennato le coppie di conduttori 24, 25 sono accoppiate al geotessile in corrispondenza della stessa faccia, e , più in dettaglio, della faccia 132 rivolta verso il terreno.
In altre forme esecutive essi sono invece posti sulla faccia 131, rivolta verso la membrana sigillante 12. Passando ora alla descrizione del misuratore di resistenza elettrica 4 o 4' (e dei collegamenti elettrici) , esso presenta almeno quattro ingressi, ciascuno collegato elettricamente ad un rispettivo capo libero 241, 242, 251,252 o 241',242' ,251',252' di ciascun conduttore 24,25 o 24', 25' della stessa coppia. Preferibilmente il misuratore di resistenza elettrica 4 o 4' è un misuratore di tensione/corrente .
Il misuratore di resistenza 4, 4' opera preferibilmente in corrente alternata per evitare fenomeni di trasporto di carica (in caso di ioni disciolti) e/o elettrolisi e comprende , preferibilmente , uno schema elettrico riconducibile al principio del Ponte di Kohlrausch, noto in sé al tecnico del ramo.
11 funzionamento del sistema 1 -con riferimento alle fig. 5,6,10,11,12), una volta posto in opera (con geotessile non tessuto 13 sul lato asciutto (in condizione posta in opera) di una membrana sigillante 12 ), si basa sul rilevamento di un "ponte" conduttivo fra due conduttori della stessa coppia 24, 25.
In condizione di assenza di perdite della membrana sigillante 12 (cfr. fig.5, 11), i conduttori 24, 25 della stessa coppia risultano posti in un ambiente asciutto e pertanto isolati l'uno dall'altro, essendo il geotessile realizzato, appunto, in materiale isolante (non elettricamente conduttivo) .
Il circuito elettrico tra i due conduttori risulta pertanto aperto e il rilevatore di resistenza elettrica (collegato ai due capi di ciascun filo della coppia) rileva un determinato valore per ciascun conduttore 24, 25.
Più in dettaglio il rilevatore 4 rileva una certa resistenza R (in serie) per il conduttore 24 ed una resistenza R* per il conduttore 25: in linea teorica se i conduttori 24 e 25 sono uguali e della stessa lunghezza risulta R=R* .
Nel caso di una perdita dalla membrana sigillante 12 (cfr. fig.6, 10, 12), invece il liquido L (usualmente percolato) che fuoriesce imbeve il geotessile non tessuto 13.
La falla nella membrana sigillante 12, infatti, provoca una fuoriuscita di liquido L che, lambendo entrambi i fili appartenenti ad una coppia li pone in contatto elettrico : ciò accade sia che il liguido L sia guello imbevuto nel geotessile non tessuto 13 (come in fig.6), che una eventuale pozza che si accumula sotto la stessa (nonostante la ghiaia 14).
La presenza del liquido comporta una variazione della resistenza dei conduttori 24, 25 (lungo la sua lunghezza) .
In una forma esecutiva di base viene effettuata una semplice verifica della presenza di una perdita lungo che interessa una coppia di fili: in guesto caso il parametro d' interesse è la semplice rilevazione della chiusura del circuito tra i due conduttori 24 e 25 della stessa coppia, che indica la presenza di liquido L e, quindi, una perdita dalla membrana sigillante 12.
In una forma esecutiva evoluta, si riesce a localizzare anche la distanza della perdita (quindi del liquido L) dal rilevatore 4: con riferimento alla fig. 12 il liquido L non solo mette in corto circuito i conduttori 24 e 25 chiudendo il circuito elettrico, ma presenta esso stesso una certa resistenza Rp; inoltre ogni conduttore 24, 25 risulta idealmente suddiviso dal liquido L in due tratti, aventi rispettivamente resistenze RI ed R2 (supponendo che in assenza di liquido, ovvero in condizione asciutta, sia R=R*).
Misurando la resistenza RI e nota la resistenza lineare dei conduttori 24, 25, si può ricavare la distanza del "ponte" conduttivo determinato dal liquido L dai capi 241, 251 dei conduttori 24, 25 rispetto ai quali si effettua la misura.
Più in dettaglio, il termine (ignoto) Rppuò essere eliminato effettuando due misure di resistenza ai capi 241-251 e 242-252 dei due conduttori e sottraendo i due valori (sotto 1'assunzione che volume e conducibilità della pozza di liquido non cambino, sempre verificata per misure istantanee , ossia ove il tempo in cui la conducibilità varia in maniera apprezzabile sia maggiore del tempo di campionamento necessario alla determinazione di un punto sperimentale , costituito nell' esempio seguente da una coppia di resistenze da sottrarre) .
In questo caso
R(24 2/252)= 2* R2 Rp
dove R (241/251) e R (242/252) sono la resistenze misurate allo stesso capo dei due conduttori della stessa coppia dallo Estesso lato, ovvero le resistenze elettriche del semi-circuito costituito da
per 241/251: un primo tratto di conduttore 24 che va dal rilevatore 4 sino al ponte determinato dalla perdita di liquido, il ponte stesso, un primo tratto di conduttore 25 che va dalla perdita di liquido al rilevatore 4, essendo i primi tratti dei conduttori 24 e 25 quelli collegati alle stesse porte del rilevatore 4;
per 242/252: un secondo tratto di conduttore 24 che va dal rilevatore 4 sino al ponte determinato dalla perdita di liquido, il ponte stesso, un secondo tratto di conduttore 25 che va dalla perdita di liquido al rilevatore 4, essendo i secondi tratti dei conduttori 24 e 25 quelli colleqati alle stesse porte del rilevatore 4.
Da quanto sopra si deduce che la differenza tra le resistenze R (241/251)-R (242/252) dei due semi-circuiti è pari a
R (241/251)-R(242/252)= 2*R1-2*R2
e pertanto, poiché, RI+R2=R, si ottiene
R (241/251)-R (242/252)= 4Ri-2R
e quindi in ultima analisi
Ri= (R (241/251)-R (242/252)+2R)/4
La distanza L della perdita dal capo 251 può quindi esser calcolata come
L= RI/p
dove p è la resistività elettrica specifica del conduttore 25 .
La misura è effettuata in corrente alternata per evitare fenomeni di trasporto di ioni.
La misura di resistenza è effettuata fornendo una corrente alternata e leggendo un voltaggio .
Il rilevatore 4 può comprendere un oscilloscopio od un sistema di acquisizione ADC o simili strumenti noti all' esperto dell'arte .
La sottrazione fra le due misure di resistenza può essere effettuata analiticamente, nel caso in cui le resistenze associate ai tratti di conduttore 24, 25 in guestione ed al "ponte" di liquido siano confrontabili . Alternativamente , è possibile sottrarre direttamente i due segnali elettrici facendoli convergere su di un sommatore dopo aver fatto passare uno dei due attraverso un apposito circuito di ritardo per renderlo in controfase rispetto all' altro.
In una forma esecutiva evoluta alternativa del sistema e del metodo dell'invenzione, con riferimento a fig. 13, i due conduttori della stessa coppia 24 , 25 non sono uguali .
In particolare uno dei due conduttori della coppia (nell'esempio di fig. 13 il conduttore 25) ha resistenza R apprezzabile mentre 1'altro presenta resistenza <<R (nell'esempio di fig. 13 il conduttore 24).
Quest'ultimo conduttore 24, secondo il passo di metodo, viene assimilato ad un conduttore perfetto e la sua resistenza trascurata .
Fig . 13 mostra questa situazione .
Questa configurazione permette di operare senza ulteriori assunzioni e dunque funziona anche in caso di pozza di dimensioni macroscopiche (purché esse istantaneamente non cambino).
L'equazione per ricavare RI in guesto caso diventa : Ri= (R(241/251)-R(242/252)+2R)/2.
La distanza L della perdita dal capo 251 può quindi esser calcolata come
L= RI/p
dove p è la resistività elettrica specifica del conduttore 25.
Si fa notare che, per quanto la descrizione appena effettuata sia basata su una discarica, essa non è da intendersi limitativamente , ovvero il sistema, la barriera ed il metodo dell'invenzione sono applicabili in tutta qeneralita al monitoraggio dell'integrità di barriere impermeabili, ad esempio quelle utilizzate (oltre che alle discariche) ai bacini di stoccaggio, terrapieni, argini, dighe, opere sotterranee e più in generale a tutte le opere civili che necessitano di delimitare una porzione di spazio soggetta alla presenza costante od occasionale di liquidi.
Claims (13)
- RIVENDICAZIONI 1. Sistema (1) per il monitoraggio di una barriera impermeabile (12} posta in opera con un lato rivolto verso un ambiente bagnato c l'altro lato rivolte verso un ambiente asciutto, in assenza di perdite da detta membrana sigillante strutturale (12), in cui i1 sistema {1) comprende un geotessile non tessuto (13) non impermeabile in cui si distinguono due opposte facce (131,132), destinato ad essere posto in opera sul lato asciutto di detta membrana sigillante (12) e provvisto di almeno una coppia di conduttori elettrici (24,23,24 ',25') accoppiati alla stessa faccia (132) del geotessile non tessute (13), ciascun conduttore (24,25, 24',25') essendo provvisto di un primo {241,251} ed un seconde capo (242,252) un sistema di misura di resistenza elettrica (4,4') operativamente collegato al primo ed al secondo capo di ciascun conduttore (241,251,242,252) per rilevare almeno una variazione di un valore di resistenza elettrica.
- 2. Sistema (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui la faccia (132) del geotessile non tessuto (13) a cui sono accoppiati detti conduttori elettrici (24,25,24',25' ) è la faccia opposta a quella rivolta verso detta membrana sigillante (12} in condizione di geotessile non tessuto (13) posto in opera.
- 3. Sistema (1) secondo la rivendicazione 1 c 2, in cui detti conduttori elettrici si estendono sostanzialmente per tuf.a una dimensione di detua faccia (132) a cui sono accoppiati.
- 4. Sist-ema (1} secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui il geotessile (13) comprende un tessuto non tessuto agugliato meccanicamente realizzato in un materia e scelto tra poliestere o polipropilene, preferibilmente con grammature comprese t^a 200 e 2000 grammi al metro quadrato, ancora piu preferibilmente tra 600 e 2000 grammi al metro quadrato per applicazioni in discarica, 500 e 800 grammi al metro quadrato per applicazioni in opere sotterrranee, 200 c 400 grammi al metro quadrato per applicazioni in edilizia.
- 5. Sistema (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui i conduttori elettrici (24,25, 24',25') sono a contatto elettrico con il qeotessile non tessuto (13) presentando almeno una parte del conduttore a diretto conLatto con detto geotessile (13) .
- 6. Sistema (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti , in cui ogni conduL Lore elettrico (24,25,24'<'>,25') comprende un primo filamento di supporto (248) in poiiesLere attorno al quale à avvolto in spire un secondo filamento elettricamente conduttivo (249), preferibilmente acciaio inox.
- 7. Sistema (1) secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui ogni conduttore elettrico (24,25, 24',25' ) comprende un polimero caricato con polveri di metalli conduttivi e/o grafite.
- 8. Sistema (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui, per ciascuna coppia di conduttori elettrici, uno dei conduttori (24,25,24',25' ) presenta una resistività elettrica lineare, mentre l'altro possiede una conducibilità elettrica approssimabile a quella di un conduttore ideale .
- 9. Sistema (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui il sistema di misura di resistenza elettrica (4,4') comprende un misuratore di tcnsione/corrente in corrente alternata, nel quale viene fornita una corrente elettrica ad un circuito formato - dai due conduttori della stessa coppia di conduttori e - da un ponte resistivo formato da un liquido fuoriuscito da una perdita di detta membrana sigillante strutturale (12), nel quale misuratore viene misurata la tensione ai due capi dei due conduttori (24,25), laddove la resistenza è ottenuta come rapporto fra i valori istantanei assunti da tensione e corrente , 1addove il campionamento è effettuato almeno per un tempo pari alla periodicità di un segnale utilizzato.
- 10. Metodo per rilevare punti danneggiati in una membrana sigillante (12), comprendente i passi di - prevedere una membrana sigillante strutturale (12) posta in opera con un lato rivolto verso un ambiente bagnato e l'altro lato rivolto verso un ambiente asciutto, in assenza di perdite da detea membrana sigillante strutturale (12) prevedere un geotessile non tessuto (13) non impermeabile da porsi in opera sul lato opposto a quello affacciato alla membrana sigillante strutturale (12) -prevedere almeno una coppia di conduttori elettrici (24,25) accoppiati alla stessa faccia (132) del geotessile (13) - prevedere un sistema di misura di resistenza elettrica (4,4') comprendente un misuratore di tensione/corrente in corrente alternata - connettere opposti capi (241,251,242,252) di ciascun conduttore elettrico (24,25) della detta coppia di conduttori elettrici a detto sistema di miaura di resistenza elettrica (4,4') - rilevare mediante detto sistema di misura di resistenza elet trioa (4,4') almeno variazioni di resistenza elettrica tra un capo {241} di un primo conduttore (24) della coppia di conduttori ed un capo (251) di un secondo conduttore (25) della coppia di conduttori.
- 11. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto passo di rilevazione viene effettuato mediante una misurazione di resistenza in corrente alternata.
- 12. Barriera di fondo (10) comprendente, dall'alto verso il basso in condizione operativa: - una membrana sigillante strutturale (12) un geotessile non tessuto (13) non impermeabile provvisto di conduttori elettrici (24, 23) detto geotessile (13) avendo una estensione in pianta sostanzialmente pari all'estensione in pianta della membrana sigillante strutturale {12), deLto geotessile (13) essendo parte di un sistema secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 7.
- 13. Barriera di fondo {10 ) secondo la rivendicazione precedente, in cui il geotessile non tessuto (13) à a diretto contatto con la membrana sigillante strutturale (12}.
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