Ultrasonic water meter

Esattamente come avviene quando si è in canoa e si cerca di attraversare un fiume, in base al fatto che si stia remando a favore o contro corrente, il tempo di attraversamento è diverso; più lungo se si rema controcorrente, più corto se si pagaia con la corrente a favore. Così funziona il principio del transit time (tempo di transito).

All’interno del tubo di misura sono inseriti due trasduttori piezometrici ad una distanza predeterminata che, alternativamente, emettono un’onda ultrasonica e ricevono l’onda prodotta dal sensore piezo gemello. Nel caso non vi sia movimento del fluido, il tempo di transito delle due onde è identico. Nel caso in cui invece vi sia un flusso, l’onda che si muove nella medesima direzione del flusso risulterà accelerata, mentre quella che si muove contro flusso sarà rallentata. Più la velocità del flusso dell’acqua è elevata, maggiore sarà il rallentamento e l’accelerazione dei due segnali ultrasonici.

In pratica, il tempo impiegato dall’onda ultrasonica per andare dal primo trasduttore al secondo e viceversa, risente della direzione del flusso e comporta 2 tempi di percorrenza, T1 e T2, la cui differenza, detta ΔT, è direttamente proporzionale alla velocità del flusso. Ciò vuol dire che è sufficiente conoscere il diametro del tubo di misura (che, chiaramente, è ben noto) per poter determinare il volume di acqua fluito.

Il percorso dell’onda può assumere diverse configurazioni: dalla più semplice forma a V, a quella più complessa a Z. WaterTech ha optato per un percorso a Z, che, quindi, prevede due specchi posizionati a lato dei due sensori piezometrici (come osservabile nel video). Una simile configurazione permette di allungare il percorso che ogni singola onda ultrasonica deve compiere per raggiungere il trasduttore ricevente. Un tragitto più lungo porta come diretta conseguenza un aumento del differenziale temporale tra i due percorsi opposti delle onde. Ciò, a sua volta, si riflette in una maggiore precisione della misura del contatore. Grazie ad un simile ingegnoso sistema, la gamma di contatori acqua residenziali ad ultrasuoni di WaterTech riesce a raggiungere una classe di precisione fino a R800; si tratta di un risultato decisamente ragguardevole, in quanto solo pochissimi altri contatori ad ultrasuoni possono vantare simili prestazioni.

• altissima precisione di misura (fino a R800), anche alle portate più basse;
• sensori posizionati alla mezzeria del tubo di misura, su un piano orizzontale (e non in basso e su un piano verticale, come avviene in gran parte dei casi), in modo da non creare ostruzioni ed evitare il formarsi di depositi e sedimenti, garantendo così il mantenimento delle eccellenti prestazioni per tutta la durata di vita legale del misuratore;
• disponibili sia con corpo in ottone, sia con corpo in materiale composito (un termoplastico tecnico altamente rinforzato con elevate percentuali di fibra di vetro, molto utilizzato in applicazioni aerospaziali), ossia materiali solidi, resistenti e capaci di durare nel tempo;
• equipaggiamento nativo con tutti i sistemi trasmissivi disponibili sul mercato;
• nessuna necessità di creare tratti rettilinei di tubo a monte e a valle del misuratore (U0D0), cosa che rende tali misuratori adatti a qualsiasi tipo di installazione;
• disponibilità della gamma completa, dal DN15 al DN300;
• presenza di doppio circuito e doppia batteria di alimentazione;
• soggetti a bassissime perdite di carico, con conseguente significativo risparmio di energia elettrica da parte del gestore e riduzione del rischio di rottura delle tubature.

Ciò ha impatti enormi per le utilities perché le pompe, che regolano i flussi dentro una rete idrica, devono lavorare di più per garantire la stessa portata. Essendo alimentate con energia elettrica, questo si traduce in una bolletta più pesante per le utilities. Inoltre, un incremento della potenza di utilizzo delle pompe si riflette in un aumento generale della pressione della rete stessa, con conseguente significativo aumento del rischio di rottura delle tubazioni e perdite di risorsa.

La particolare costruzione a tubo completamente vuoto con cui sono progettati gli ultrasonic water meter di WaterTech permette a questi ultimi di vantare ΔP (perdita di pressione dovuta al passaggio dell’acqua all’interno dello strumento) bassissimi. Il contatore statico elettronico SONATA ha addirittura un ΔP pari a soli 0,16 bar (la gran maggioranza degli altri prodotti presenti sul mercato ha perdite di pressione di 0,40 o 0,64 bar). Questo accorgimento tecnico particolarmente ingegnoso, frutto del grande know-how israeliano nel campo del water saving, permette di ridurre anche di mezzo bar la pressione all’interno della rete idrica garantendo:

• diminuzione della bolletta energetica per le pompe;
• riduzione dei rischi di rotture e perdite.

Gli ultrasonic water meter di WaterTech sono a tubo completamente vuoto: non avendo strozzature, i sensori possono lavorare in modo ottimale con qualunque portata. Una caratteristica che garantisce un risparmio in termini di energia fino a un quarto rispetto ad altri meter. L’altro vantaggio è che, potendo ridurre la pressione nell’intera rete, si abbassa lo stress fisico su tubature e giunzioni, con una diminuzione di rotture, perdite e conseguente risparmio sui costi di manutenzione.

Un ultrasonic water meter di bassa qualità, soggetto al rischio di malfunzionamento o addirittura di totale non funzionamento, è molto più dannoso per il gestore che un altrettanto poco performante contatore meccanico di scarsa qualità. Un guasto dell’elettronica all’interno di un misuratore elettronico dotato di un unico circuito implica la “morte” totale del contatore e la perdita per il distributore del fatturato ad esso associato. È quindi fondamentale che il contatore statico sia in grado di durare in campo per tutti i 13 anni di vita legale!

WaterTech, grazie alla grande esperienza maturata nel campo dello smart metering gas, ha introdotto in ambito acqua una soluzione inedita sul mercato: lo sdoppiamento della componentistica elettronica. Gli ultrasonic water meter di WaterTech sono dotati di due circuiti elettronici, alimentati da due batterie separate.

Un circuito e una apposita batteria sono interamente dedicati alla funzione metrologica; l’altro circuito, con la rispettiva batteria, è totalmente riservato alla funzionalità trasmissiva. Le due batterie sono tecnologicamente molto diverse e hanno metodi di lavoro e prestazioni decisamente differenti.

I sensori piezometrici (ossia la funzione metrologica), infatti, hanno bisogno di un’alimentazione stabile e costante, ma di bassa potenza. Alla batteria associata è quindi richiesto un rilascio di quantitativi di energia modesti ma in maniera continuativa. I moduli di comunicazione che trasmettono i dati, pur lavorando con una frequenza molto minore, hanno necessità di una potenza decisamente maggiore. Alla batteria di comunicazione è quindi richiesto di alternare lunghe fasi di “riposo”, in cui è dormiente, a brevissime fasi di attività in cui deve rilasciare grandi quantitativi di energia.

Separare i circuiti permette di ottimizzare le due batterie senza scendere a compromessi, portando a performance trasmissive assolutamente straordinarie.

Un contatore statico a ultrasuoni resta dunque la migliore tecnologia disponibile sul mercato per ottimizzare la rete idrica. Un’interfaccia indispensabile che permette alle utilities di ottenere i dati necessari a gestire le infrastrutture nel modo più efficiente e percorrere la strada della sostenibilità.