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ATEX Archives - Switzerland (IT)
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Monitoraggio affidabile del livello di riempimento nel l’industria carbonifera

Monitoraggio affidabile del livello di riempimento nel l’industria carbonifera

Le miniere sotterranee e le miniere a cielo aperto sono conosciute per le loro difficili condizioni di lavoro. Questo vale anche per la tecnologia adottata. Occorrono, pertanto, strumenti di misurazione resistenti e affidabili per monitorare il livello delle acque freatiche.

In Australia si trova il dieci percento dei depositi di carbone di tutto il mondo. In qualità di principali esportatori di carbone l’industria carbonifera è uno dei settori economici più importanti del continente. L’estrazione della materia prima, però, non è priva di pericoli. I gestori di una miniera a cielo aperto dell’Australia si sono rivolti alla STS alla ricerca di un trasmettitore di pressione per il monitoraggio del livello di riempimento fino a 400 metri di profondità.

Le operazioni minerarie hanno un forte impatto sulle acque freatiche. Le falde acquifere presenti nelle vicinanze delle miniere di carbone si prosciugano,con conseguente abbassamento del cono di depressione. Tale abbassamento modifica le naturali condizioni idrologiche sotterranee, dando luogo a percorsi con minor resistenza. Il risultato è che l’acqua penetra nella miniera a cielo aperto e nei lavori in sotterraneo. Per questo motivo l’acqua che scorre ininterrottamente deve essere pompata via dagli scavi di continuo al fine di garantire un’estrazione facile e sicura della materia prima.

Per monitorare il livello della falda freatica e controllare le pompe impiegate per il drenaggio dell’acqua, i gestori della miniera hanno avuto bisogno di un trasmettitore di pressione per il monitoraggio del livello di riempimento che rispondesse alle loro esigenze. Era richiesto un campo di misurazione della pressione da 0 fino a 40 bar (400 mH2O) di pressione ambientale, nonché un cavo lungo 400 metri. La soluzione fino a quel momento offerta dalla STS, l’ATM.ECO/N/EX, arrivava però solo fino a 25 bar e la lunghezza del cavo era di 250 metri.

Dal momento che la STS è specializzata in soluzioni per la misurazione della pressione personalizzate per il cliente, non si è trattato di una sfida insormontabile. Prontamente è stato sviluppato il trasmettitore di pressione a sicurezza intrinseca per il livello di riempimento ATM.1ST/N/Ex, che rispecchia esattamente i requisiti di pressione ed è dotato di un cavo in teflon lungo 400 metri. Anche la precisione convince con il suo 0,1 percento. Per lo sviluppo del nuovo trasmettitore di pressione la STS ha scelto un cavo in teflon per un pressa cavo sigillato e un tubo di ventilazione aperto (il PUR sarebbe troppo flessibile per questo utilizzo). Inoltre si può avvitare un peso di bilanciamento per garantire una posizione di misurazione dritta e stabile. L’ancoraggio del cavo in acciaio inossidabile, anch’esso avvitabile, aiuta a scaricare la tensione sul cavo elettrico. Il dispositivo, come già rivela il nome, dispone della certificazione EX per l’impiego in aree a rischio esplosione.

L’ATM.1ST/N/Ex con ancoraggio del cavo (a sinistra) e peso di bilanciamento (a destra), entrambi avvitabili.

 In qualità di esperti in trasmettitori di pressione personalizzati, la STS è stata in grado di consegnare l’ATM.1ST/N/Ex in meno di tre settimane. 

Le caratteristiche dell’ATM.1ST/N/Ex in breve: 

  • Campo di misurazione della pressione: 1…250 mH2O
  • Curva caratteristica: ≤ ± 0.1 % FS
  • Errore totale: ≤ ± 0.30 %FS (-5…50 °C)
  • Temperatura di funzionamento: -5…80 °C
  • Temperatura del fluido: -5…80 °C
  • Segnale di uscita: 4…20 mA
  • Materiali: acciaio inossidabile, titanio
  • Compensazione elettronica
  • Disponibile qualsiasi collegamento di processo
Siti contaminati: per la decontaminazione delle acque sotterranee servono sonde di livello resistenti

Siti contaminati: per la decontaminazione delle acque sotterranee servono sonde di livello resistenti

Che si tratti di vecchie discariche, discariche di carbone, ex siti militari o raffinerie, ciò che resta è il terreno contaminato e questo rappresenta un pericolo per l’uomo e l’ambiente. Per la bonifica di questi posti servono sonde di livello resistenti alle sostanze pericolose aggressive spesso presenti in queste aree.

I siti contaminati non sono caratterizzati solo da alterazioni del terreno nocive per la salute e per l’ambiente. In mancanza di misure di sicurezza (come nel caso delle vecchie discariche) e a seconda delle caratteristiche del terreno, con le piogge le sostanze pericolose penetrano fino a raggiungere le acque sotterrane. In base al tipo di utilizzo è possibile riscontrare una serie di varie sostanze pericolose, tra cui: 

  • composti di metalli pesanti: rame, piombo, cromo, nichel, zinco e arsenico (semimetallo)
  • sostanze organiche: fenoli, oli minerali, benzene, idrocarburi clorurati (CHC), idrocarburi aromatici (IPA)
  • sali: cloruri, solfati, carbonati

La decontaminazione del rifornimento idrico 

Quando si parla di bonifica di siti contaminati, oltre alla pulizia del suolo sono fondamentali anche il controllo e la depurazione delle acque sotterranee. Senza l’utilizzo di sonde di livello affidabili in grado di resistere alle condizioni avverse, tutto questo non è possibile. 

Il processo di decontaminazione si svolge solitamente come segue: le acque sotterranee contaminate vengono pompate in superficie e trattate. L’acqua di risciacquo filtrata ottenuta viene quindi restituita alla fonte di contaminazione. Per fare in modo che l’acqua di risciacquo non fluisca verso uno dei siti non a contatto con la fonte di contaminazione, si utilizzano impianti idraulici attivi per l’infiltrazione sicura. L’acqua viene versata nel terreno tramite vari pozzi durante il vero e proprio processo di decontaminazione. Le condizioni di pressione che si generano formano, per così dire, una barriera facendo in modo che l’acqua di risciacquo confluisca nella fonte di contaminazione. Per guidare e monitorare questo processo servono delle sonde di livello. 

Immagine 1: svolgimento di un processo di decontaminazione

Naturalmente, le sonde di livello sono utilizzate anche al termine dei lavori di bonifica. Dopo la fine dei lavori, infatti, i siti in questione vengono monitorati ancora per molto tempo al fine di verificare eventuali cambiamenti evidenti del livello dell’acqua o della direzione del flusso. 

Inoltre, le sonde di livello sono naturalmente utilizzate anche in caso di applicazioni attive potenzialmente dannose per l’ambiente. Le discariche recenti sono costruite come una piscina impermeabile. Il livello dell’acqua sotto la discarica viene abbassato in modo che, in caso di perdite, l’acqua non possa finire nelle aree adiacenti. Anche qui occorre monitorare i rispettivi livelli d’acqua tramite le sonde di livello.  

Sonde di livello in acque contaminate: requisiti elevati 

Gli utenti che operano nel settore delle bonifiche dei siti contaminati devono procedere molto attentamente nella scelta della sonda di livello adatta. A causa del numero elevato di sostanze che possono essere disciolte in acqua, non esiste una soluzione che funzioni in modo affidabile per ogni situazione. Occorre considerare diversi aspetti che illustriamo brevemente qui di seguito: 

I materiali 

Corpo esterno 

Nella maggior parte delle applicazioni un acciaio inossidabile di buona qualità, come quello utilizzato dalla STS, è sufficiente a proteggere la cella di misura dalle sostanze aggressive. Se c’è contatto con acqua salata bisogna optare per un corpo in titanio. Nel caso in cui si prevedono effetti galvanici occorre scegliere una sonda di livello in PVDF.

Immagine 1: sonda di livello ATM/NC resistente chimicamente con corpo esterno in PVDF

Cavo della sonda 

Molto più critica della scelta di un corpo esterno adeguato è – secondo la nostra esperienza – la scelta del cavo della sonda. Per via dei processi di diffusione striscianti, il processo di deterioramento non risulta subito evidente. Spesso, anche in presenza di danni, dall’esterno non è possibile accorgersene. Pertanto, occorre prestare particolare attenzione quando si consultano le tabelle di resistenza: solitamente, infatti, riportano poche informazioni sui cavi delle sonde. Al centro di un cavo della sonda si trova un piccolo tubo di aerazione che serve per la compensazione della pressione relativa. Se il materiale del cavo non è resistente al cento per cento, gli elementi possono diffondersi attraverso la guaina del cavo e raggiungere il chip del sensore tramite il foro di aereazione. 

A seconda dei materiali previsti, gli utenti della STS possono ricorrere a cavi in PE, PUR o FEP. Quest’ultimo può essere impiegato anche in caso di temperature molto elevate fino a 110 °C.  

L’installazione 

Posa dei cavi 

Le vecchie discariche o i siti industriali sono ambienti difficili. Non sono solo le sostanze pericolose a compromettere la funzionalità delle sonde di livello impiegate. È necessario stare attenti che il rivestimento del cavo non venga danneggiato da carichi meccanici (ad es. detriti). Inoltre, anche i punti di sfregamento e piegatura devono essere evitati. Si consiglia dunque l’uso di speciali rivestimenti protettivi, come quelli offerti anche dalla STS. 

Serracavo 

La resistenza alla compressione delle sonde di livello varia da produttore a produttore. Di standard tutte le sonde della STS sono resistenti alla compressione fino a 250 metri e fino a questa profondità il cavo è progettato anche per i normali carichi della trazione. Tuttavia, in caso di condizioni di installazione difficili, gli utenti devono prendere in considerazione l’uso di un serracavo. 

Fissaggio 

In caso di utilizzo in acqua corrente o in serbatoi con agitatori, la sonda può essere fornita o di un filetto G ½ all’uscita del cavo (montaggio su tubo) o di un raccordo a compressione (15 mm). 

Protezione contro le esplosioni 

Nelle applicazioni in cui sono previste diverse sostanze pericolose, è indispensabile prestare attenzione anche alla protezione contro le esplosioni. Informazioni a tal riguardo sono fornite dalla direttiva ATEX relativa agli standard internazionali.

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