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Consentire la realizzazione di difese contro le inondazioni grazie a una modellazione più accurata delle onde

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Il team Druck ha selezionato soluzioni ottimizzate

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Tipo di cliente: Società di consulenza idraulica e oceanografica

Settore: Idrologia

Applicazione: Misurazione del sovrascorrimento delle onde a lungo termine

Soluzione: Piattaforma di rilevamento della pressione UNIK5000 di Druck

L'Autorità olandese per la difesa dalle inondazioni aveva difficoltà a pianificare l'altezza e lo stile di costruzione delle dighe per prevenire le inondazioni a costi minimi, perché non disponeva di dati precisi sul comportamento del mare in condizioni di tempesta.

La sfida del cliente
Il Mare di Wadden e in particolare l'estuario di Eems-Dollard, nei Paesi Bassi, è un ambiente marino complesso. Ciò è dovuto alle numerose isole, ai canali di marea e alla forma a imbuto dell'Ems-Dollard. Insieme ai venti locali, questi elementi hanno effetti insoliti sui livelli dell'acqua e sulle onde e rappresentano una sfida per i modelli di previsione esistenti. Il cliente di Druck aveva bisogno di una soluzione per misurare le tempeste e il superamento delle onde al fine di migliorare i modelli di previsione esistenti. Situati nelle dighe, i serbatoi di sormonto delle onde raccolgono dati precisi sulle onde e sulle maree, per sviluppare anno dopo anno la comprensione del livello del mare, con l'obiettivo di garantire la sicurezza dei cittadini di fronte alla minaccia di disastri derivanti dal riscaldamento globale. Questi modelli vengono utilizzati per stabilire la forza e l'altezza delle dighe, in modo che il miglioramento dei modelli possa ridurre il rischio di danni alle coste olandesi, minimizzando i costi.

I sensori necessari per questo lavoro si trovano in un ambiente marino inondato alternativamente da acqua marina fredda ed esposto a condizioni atmosferiche variabili. I sensori si trovano in posizioni remote e trasmettono dati via GSM, con alimentazione fornita da pannelli solari e batterie. La profondità dell'acqua in ogni serbatoio è relativamente bassa, circa 1 m equivalente a soli 100 mbar.

La soluzione di Druck
Per effettuare le misurazioni a lungo termine dell'effetto delle tempeste, sono stati installati due "cassoni di trasferimento delle onde", uno sopra l'altro, in punti chiave della diga. Le onde risalgono la diga e riempiono parzialmente i cassoni. I sensori vengono quindi utilizzati per misurare la quantità d'acqua nei bidoni e la velocità con cui l'acqua fuoriesce dai bidoni. In questo modo gli scienziati capiscono come si comportano le onde.

Il team di Druck ha selezionato soluzioni ottimizzate per tutte e 4 le postazioni di ciascun sito dalla nostra serie UNIK5000. Tra gli elementi presi in considerazione: campo di misura, precisione, velocità di risposta, compatibilità dei materiali, consumo energetico, protezione dalle infiltrazioni, uscita elettrica e prezzo.

Il primo sensore selezionato è stato un UNIK5000, codice PDCR5031. Questo sensore è montato in profondità al largo e rileva l'onda che entra nel serbatoio di monitoraggio. Quando l'onda entra nel serbatoio, questo sensore attiva il resto del sistema, compresi gli altri sensori e il data logger.

Per il sensore di livello del serbatoio nella diga è stato scelto un UNIK 5700, codice PTX57N2. Ne sono stati installati quattro, due per ogni serbatoio. Vengono utilizzati per misurare l'altezza dell'acqua, che è correlata al sovrascorrimento delle onde nel serbatoio.

Il secondo sensore nel serbatoio misura il modo in cui l'acqua di mare esce dal serbatoio attraverso un canale di flusso calibrato. Anche in questo caso è stato scelto un UNIK 5700, codice PTX57N2, questa volta con un campo di pressione leggermente superiore.

Druck consigliò al cliente di aggiungere un barometro per poter rapportare le condizioni alla pressione atmosferica locale. È stato deciso di aggiungere un UNIK5000, codice PDCR5021 con un campo barometrico da 750 a 1150 mbar, per fornire un barometro economico. La combinazione di profondità dell'acqua marina, altezza delle onde, profondità del serbatoio, flusso in uscita e pressione barometrica consente al cliente di Druck di costruire un modello di previsione delle tempeste migliore e di fornire un'analisi delle tendenze.

Il valore aggiunto di Druck
Druck ha offerto soluzioni robuste con un livello di accuratezza appropriato, grazie a sensori con una buona stabilità che consentiranno di raccogliere dati per molti anni con un basso costo di proprietà, il tutto dallo stesso fornitore.

I diversi modelli sono stati scelti per ragioni diverse:

Sono state scelte due uscite del sensore, quella in mV per il sensore di controllo offshore e quella per il barometro, che ha permesso di utilizzare meno energia. In queste località i sensori sono sempre accesi (e nella località offshore funzionano con una frequenza di campionamento elevata).
I sensori a basso consumo riducono la richiesta di costosi pannelli solari. L'uscita in mA dei sensori del serbatoio ha permesso di mantenere letture molto accurate durante i lunghi percorsi dei cavi.
Per ovvie ragioni sono stati scelti cavi completamente sommergibili stampati a iniezione, tranne che per il barometro, per il quale è stato scelto un cavo più standard a basso costo.
Sono stati scelti diversi intervalli di pressione per le varie applicazioni, bilanciando le esigenze di dati ad alta risoluzione con la protezione da sovrapressioni dannose.
La costruzione in titanio è stata scelta per evitare la corrosione nei luoghi in cui sono presenti alternativamente acqua di mare e aria, a causa del naturale movimento delle onde.