Oro nero e oro blu

Sappiamo bene che le grandi aree industriali si sono sempre sviluppate lungo i fiumi o in riva ai laghi proprio perché gli stabilimenti di produzione necessitano per il loro funzionamento di grossi quantitativi di acqua. Questo vale anche per i giacimenti di petrolio, che l'introduzione del metodo della water injection ha reso negli ultimi anni molto più produttivi.
Finora, infatti, solo il 30% di un giacimento poteva essere sfruttato, mentre iniettando acqua a parecchi chilometri di profondità sotto i pozzi, la pressione aumenta e la fuoriuscita del greggio viene stimolata.

L'acqua in questione dovrà ovviamente essere ‘ragionevolmente’ pulita, tanto almeno da evitare l’inquinamento delle falde e del sottosuolo.

Fast Automation è una società italiana che nel settore del trattamento delle acque ha saputo imporre la propria competenza, affermandosi sul mercato internazionale, specialmente quello mediorientale e dei paesi in via di sviluppo, particolarmente dinamico negli ultimi anni.

A Pierpaolo Cavalli, responsabile Marketing di Fast Automation, abbiamo chiesto su quali tecnologie stiano maggiormente puntando. “I processi comunemente oggetto di automazione sono osmosi inverse, desalinazioni di acqua marina con evaporazione, ultrafiltrazioni, Edr. Le tecnologie di automazione coinvolte nella realizzazione dei sistemi di controllo per trattamenti delle acque non sono in generale specifiche del settore. Impieghiamo per la maggior parte sistemi a plc o sistemi ibridi, singoli o ridondati in funzione della criticità della applicazione.

I plc si prestano bene alla gestione di logiche sequenzializzate tipiche dei treni di depurazione e hanno un costo favorevole. I sistemi ibridi ci consentono di affrontare taglie di impianto intermedie e gestioni delle informazioni più evolute. Ad essi abbiniamo sistemi Scada completi o semplici pannelli operatore a seconda della dimensione della applicazione. La supervisione viene a volte remotata, soprattutto dove non è richiesto presidio di impianto ed esistono centri di servizi condivisi.

In alcuni casi è richiesta l’integrazione della piattaforma di controllo/supervisione all’interno di sistemi Dcs di impianto e questo viene realizzato o con l’attuazione di comunicazioni standard tra il Dcs e il controllore del package del trattamento acqua o con l’introduzione nell’architettura di nuovi nodi del Dcs stesso.

Con la crescente scalabilità dei sistemi Dcs, negli ultimi tempi stiamo realizzando applicazioni Dcs standalone anche nel settore trattamento acqua, laddove la dimensione e la tipologia di impianto lo consigliano. Naturalmente anche in questo settore utilizziamo largamente tecnologie a bus di campo per la gestione della strumentazione e remotazione degli I/O. Non di rado poi capita di interconnettere più punti di gestione del processo distribuiti sul territorio attraverso sistemi radio.

In generale la complessità delle tecnologie impiegate nel settore è in crescita e tendenzialmente si va a ridurre la percezione in passato diffusa di un settore tecnologicamente povero”.
Cavalli precisa anche che la crisi "si è sentita molto meno nel settore controllo per trattamento acqua che altrove" e che ci sono previsioni relativamente ottimistiche, di crescita, soprattutto in Medio Oriente e  in Africa.
E proprio lì, in Medio Oriente, è stato recentemente realizzato da Fast Automation un intervento particolarmente significativo: il sistema di trattamento delle acque nell'impianto di Water Injection di un Oil Field.

L'acqua e il petrolio

Siamo in Iraq, a West Qurna. Si trova qui quello che viene considerato il secondo campo di estrazione al mondo dopo Ghawar, in Arabia Saudita. Un giacimento in grado di produrre una quantità stimata di 43 miliardi di barili di petrolio. L'acqua utilizzata in questo campo proviene dal fiume che scorre non troppo distante, come spesso accade è inquinata e viene quindi sottoposta a un trattamento preliminare mediante un membrane Bio-Reactor, un sistema biologico ad elevata concentrazione di biomassa, associato all’ultrafiltrazione con membrane, che rappresenta il vero cuore dell’intero impianto depurativo.

L’impianto di ultrafiltrazione è composto da 12 linee di filtrazione in parallelo che si alternano nelle fasi di lavoro o filtrazione e quelle di pulizia. L’utilizzo delle membrane aggiunge, all’azione biologica esistente, l’azione ‘meccanica’ sulla filtrazione di acqua e fanghi, infatti la caratteristica principale di queste membrane in fibra cava è la loro micro-porosità (pori da 0,035 μm) che permette la separazione di parti solide anche di piccolissime dimensioni dalla parte liquida, garantendo un risultato eccellente in termini di filtrazione.
Un altro dei grossi vantaggi dell’utilizzo di queste membrane negli impianti di filtrazione e depurazione è la riduzione dello spazio richiesto, infatti, a parità di occupazione di spazio, il sistema a membrane è in grado di trattare una quantità di biomassa almeno tre volte superiore rispetto a una linea ‘tradizionale’.

Fast Automation ha realizzato per conto di GE IP il sistema di comando, controllo e supervisione del sistema di raccolta e grigliatura grossolana delle acque dal fiume e il sistema di ultrafiltrazione Mbr, che è anche la parte più grande e significativa dell’intero progetto.
Samuele Ferraboschi, Software Engineer di Fast Automation, ci ha descritto il sistema: “La fornitura ha previsto l’implementazione ingegneristica dell’intero sistema di controllo, comando e gestione del sistema di ultrafiltrazione, inclusivo di quadri elettrici, software applicativi di controllo e supervisione, documentazione tecnica e manualistica per la manutenzione e l’operatività. L’architettura del sistema prevede un quadro elettrico centrale in cui alloggiano le cpu dei plc che operano in ridondanza e un numero di quadri remoti per gli I/O suddivisi per sotto-area. La comunicazione tra i plc e il sistema di supervisione e controllo avviene tramite rete Ethernet in fibra ottica e rame a seconda della dislocazione delle varie unità”.

Il controllo di processo realizzato da Fast Automation gestisce il ciclo di filtrazione nelle sue varie sequenze e fasi, alternando cicli di filtrazione a cicli di pausa e rilassamento delle membrane e gestendo ad intervalli opportuni anche le necessarie sequenze di lavaggio ordinario e straordinario delle membrane stesse al fine di garantirne l’efficienza nel tempo. Ogni passo di queste sequenze viene monitorato e validato in modo da verificare la produttività ed al tempo stesso garantire la sicurezza dell’impianto e delle persone che operano nell’impianto stesso.
“Il sistema di automazione realizzato per il controllo di processo consiste in alcuni plc ridondati di GE Intelligent Platforms, serie RX3i, equipaggiati con una linea di rete Ethernet in fibra ottica e rame, in configurazione ridondata, alla quale sono collegate decine di stazioni remote decentrate su un’area di migliaia di metri quadri”, ha continuato a spiegare Ferraboschi. “Ciascuna periferica decentrata è rappresentata da un nodo remoto, una sorta di concentratore dove confluiscono I/O digitali e analogici (strumenti di misura), da gruppi valvole e da dispositivi di terze parti o da azionamenti per motori o pompe. Il sistema di supervisione che permette all’operatore di interfacciarsi con il sistema in campo è stato realizzato con il software Scada Cimplicity di GE Intelligent Platforms basato su un’architettura client-server. Il server è stato dotato di un sistema di hot backup per garantire la possibilità di mantenere live i dati archiviati a fronte di una qualsiasi evenienza.
L’accesso ai servizi del sistema di controllo dell’intero impianto è gestito con un sistema di diritti e privilegi operativi associati a ciascun operatore.
Le innovative tecnologie utilizzate, inoltre, rendono possibile il controllo e la gestione dell’impianto anche da remoto: infatti tramite una semplice connessione Internet, fatti salvi i livelli di sicurezza elevatissimi data la criticità del tipo di impianto, ingegneri e tecnici specializzati possono accedere alla supervisione dell’impianto da una qualsiasi locazione, tale connessione naturalmente è protetta da un adeguato sistema crittografico. L’intero sistema di controllo invia i dati a un sistema di gestione centralizzato: i dati di funzionamento relativi alle varie grandezze fisiche del processo biologico e meccanico e le eventuali segnalazioni di servizio vengono comunicati agli operatori incaricati, che, in base alla gravità della segnalazione intervengono in modo opportuno.
In realtà, il sistema di controllo realizzato prevede delle tecniche di automazione che riducono notevolmente l’intervento dell’operatore migliorando l’affidabilità e la conduzione dell’intero impianto. Infatti è il sistema stesso che provvede a monitorare lo stato impianto e ad effettuare le manovre necessarie per ripristinare le condizioni ottimali di funzionamento”.