Caso di studio: Retrofit wireless per il rilevamento di micro-perdite
Caso di studio: Retrofit wireless per il rilevamento di micro-perdite
«Dal 2008, Trafag AG è un fornitore affidabile di Regal Components, sviluppando nel tempo una partnership solida e stretta. I sensori affidabili e di alta qualità di Trafag svolgono un ruolo cruciale per Gomero, consentendo la raccolta di dati accurati per le loro soluzioni di sistema innovative.»
Maximilian Grudin, Sales Manager Regal
Gomero ha sviluppato una soluzione innovativa per il monitoraggio delle perdite di gas isolante. Cosa ha reso così preziosa la collaborazione con Trafag per il vostro sistema?
Malin (Gomero): «La collaborazione con Trafag è stata preziosa su diversi livelli. Ci sono stati raccomandati dai nostri clienti, il che ci ha dato grande fiducia sin dall'inizio. Trafag ha anche una lunga esperienza sul mercato, il che testimonia la loro affidabilità. I loro sensori sono robusti e mantengono un'elevata qualità, esattamente ciò di cui abbiamo bisogno. Abbiamo convalidato le loro prestazioni e forniscono costantemente risultati eccellenti.»
Maximilian (Regal): «Dal 2008, Trafag AG è un fornitore fidato per Regal Components, favorendo nel corso degli anni una partnership forte e stretta. I sensori affidabili e di alta qualità di Trafag svolgono un ruolo cruciale per Gomero, consentendo loro di raccogliere dati accurati per le loro soluzioni di sistema innovative.»
Malin: «Una parte cruciale è stata anche il supporto che abbiamo ricevuto tramite Regal. Hanno apportato competenze tecniche e ci hanno aiutato a comprendere le esigenze dei clienti e i requisiti di installazione per diversi produttori e modelli. Il loro impegno è stato inestimabile e ha contribuito a far sì che la nostra soluzione completa funzionasse senza problemi per il cliente. È proprio questo tipo di collaborazione, in cui tutte le parti si assumono una responsabilità condivisa, che ci permette di fornire la migliore soluzione possibile.»
I sensori di densità del gas, insieme agli algoritmi software basati sull'IA che avete sviluppato, costituiscono la base per il rilevamento delle micro-perdite. Potreste spiegare brevemente come funziona?
Malin: «La nostra soluzione si basa sulla raccolta dei dati, sull'eliminazione del rumore dovuto alla temperatura e ad altri fattori esterni, e sulla nostra esperienza sul campo per comprendere quali parametri influenzano le misurazioni e quando è meglio effettuarle. Attraverso il filtraggio e gli algoritmi di IA, possiamo distinguere le perdite reali dalle variazioni naturali. Si tratta di interpretare i valori di misura nel loro contesto, poiché la densità del gas è influenzata da fattori come il meteo, la radiazione solare e la frequenza di utilizzo di un interruttore. I soli valori del sensore non sono sufficienti; dobbiamo essere in grado di filtrare il rumore naturale per identificare le micro-perdite reali. Questo è ciò che consente la nostra soluzione.»
Andreas (Trafag): «Una sfida particolare che Gomero ha risolto con grande successo sono le piccole fluttuazioni durante il giorno dovute alle variazioni della temperatura ambiente. Durante questi cambiamenti di temperatura, l'apparecchiatura non si riscalda in modo uniforme; piuttosto, alcune aree reagiscono più rapidamente ai cambiamenti di temperatura rispetto ad altre. La distribuzione non uniforme della temperatura nella camera del gas, dove la pressione è uguale ovunque, significa che la densità locale del gas può variare finché non si ristabiliscono condizioni termiche stazionarie.»
Qual è stata la ragione tecnica decisiva per la scelta del sensore di densità gas Trafag?
Malin: «Oltre al fatto che i sensori di Trafag sono robusti e affidabili, è stata la loro soluzione tecnica a risultare decisiva. I sensori misurano sia la temperatura sia la densità del gas, e noi possiamo utilizzare una formula a livello di sistema, adattata al gas specifico, per convertire la densità in pressione. Ciò significa che possiamo supportare diversi gas e miscele senza dover sostituire i sensori in campo. Tutta la configurazione viene eseguita centralmente, il che offre grande flessibilità e rende la soluzione altamente scalabile e conveniente.»
Maximilian: «Il nostro ruolo principale è stato supportare Gomero nella valutazione delle opzioni disponibili e garantire l'integrazione tecnica senza soluzione di continuità del sensore nel loro sistema. La soluzione di Trafag soddisfaceva tutti i requisiti tecnici e poteva essere implementata senza sforzo nel sistema di monitoraggio di Gomero. La combinazione di misurazione della densità e della temperatura, insieme alle capacità di configurazione centralizzata, l'ha resa una scelta tecnicamente robusta e a prova di futuro.»
Johannes (Trafag): «Dal punto di vista commerciale e strategico, uno dei maggiori punti di forza di Trafag è la combinazione di affidabilità tecnica comprovata e disponibilità globale. I nostri sensori sono utilizzati da tutti i principali OEM e forniscono una qualità costante in tutto il mondo, dando a partner come Gomero la fiducia per scalare le loro soluzioni senza riquificazione o approvvigionamento complesso. Questa combinazione di tecnologia robusta, flessibilità e stretta collaborazione ha reso naturale la partnership.»
Perché i sensori di densità gas stabili e privi di deriva sono così importanti?
Malin: «La stabilità nel tempo è cruciale quando si tratta di rilevare piccoli cambiamenti. Dobbiamo poter contare sul fatto che un valore anomalo sia davvero dovuto a una perdita e non alla deriva del sensore. Se vogliamo ridurre gli interventi sul campo e offrire un monitoraggio conveniente, abbiamo bisogno di sensori che funzionino in modo affidabile senza richiedere calibrazioni ricorrenti. Altrimenti rischiamo falsi allarmi o perdite mancate, e allora tutto il valore del monitoraggio remoto crolla.»
Andreas: «Poiché l'infrastruttura monitorata nelle reti in alta tensione è operata per molti anni — spesso decenni — i sensori privi di deriva sono decisivi per il monitoraggio delle condizioni. Anche una minima deriva di un sensore si accumulerà nel tempo fino a un livello che rende inevitabile la ricalibrazione o la sostituzione del sensore. A differenza dei comuni sensori di pressione, i sensori di densità Trafag si basano sul principio di misurazione a forcella di quarzo privo di deriva, il che li rende la scelta ideale per questa applicazione.»
Il vostro sistema può rilevare anche micro-perdite di gas alternativi?
Malin: «Poiché convertiamo la densità del gas in pressione a livello di sistema, possiamo adattare gli algoritmi per diversi gas e miscele. L'SF6 è il più comune, ma in climi più freddi a volte si usano miscele di azoto per migliori proprietà isolanti a temperature molto basse. I sensori di Trafag ci forniscono il valore di densità, e noi utilizziamo la formula corretta per ciascun gas. In questo modo possiamo utilizzare la stessa hardware e gli stessi algoritmi, rendendo la soluzione molto flessibile.»
Andreas: «I sensori di densità di Trafag hanno per progettazione un campo di misura molto ampio, e il principio di misura è completamente indipendente dal gas specifico. Il segnale generico del sensore può essere convertito nella densità specifica del gas sia come fa Gomero nel software di monitoraggio sia direttamente nel sensore di densità. Inoltre, i sensori con uscita digitale forniscono la temperatura del sensore che può dare informazioni preziose sulle condizioni ambientali.»
Quali vantaggi vedono i vostri clienti nell'implementazione della vostra soluzione e cosa possono aspettarsi i gestori di rete in futuro?
Malin: «La nostra soluzione è scalabile e facile da ampliare. Una volta che la tecnologia è in posizione, è rapido collegare segnali e sensori aggiuntivi senza ricominciare da capo per ogni nuova applicazione. I clienti ottengono informazioni più rapide e accurate sulle loro installazioni, rendendo possibile agire in modo proattivo e pianificare meglio la manutenzione. Allo stesso tempo, la necessità di interventi fisici in loco diminuisce. Questo consente il passaggio dalla manutenzione tradizionale e reattiva a un monitoraggio basato sui dati e sulle esigenze — qualcosa che diventa sempre più importante man mano che crescono i requisiti di robustezza e sostenibilità nei sistemi energetici.»
Maximilian: «Dalla mia esperienza, gli operatori di rete apprezzano soluzioni che minimizzano i tempi di inattività non pianificati e riducono la necessità di interventi in loco. Apprezzano anche i sistemi che possono evolvere con le loro esigenze senza richiedere costosi ricambi hardware. L'approccio di Gomero, che incorpora la tecnologia dei sensori Trafag, infonde fiducia sul fatto che le decisioni basate sui dati si fondino su informazioni accurate e affidabili — un fattore critico per avanzare verso una manutenzione predittiva e basata sui dati.»
Johannes: «L'approccio di Gomero dimostra esattamente ciò che in Trafag apprezziamo nelle partnership solide: agilità, trasparenza e un focus condiviso sul beneficio per il cliente. Insieme alla nostra rete globale di partner, inclusa Regal, garantiamo supporto locale rapido e sicurezza di fornitura a lungo termine. Per gli operatori di rete ciò significa dati affidabili, meno visite in sito e una soluzione sostenibile e a prova di futuro. Questa combinazione di tecnologia collaudata ed esperienza locale rende Trafag il fornitore preferito di molti OEM e system integrator a livello mondiale.»
Quali sviluppi prevedete in generale per il monitoraggio dell'SF6 nei prossimi anni?
Malin: «Il monitoraggio dell'SF6 sta diventando sempre più importante, specialmente con requisiti ambientali più stringenti e la cosiddetta normativa UE sui gas F. Ciò spinge la necessità di strumenti migliori per monitorare e ridurre le emissioni. Con sensori affidabili e analisi basate sull'IA, possiamo offrire un livello completamente nuovo di monitoraggio, inclusa la rilevazione delle micro-perdite, cosa che prima era molto difficile. Raccolta di grandi quantità di dati e loro analisi contestuale permettono di ottenere approfondimenti migliori e di intervenire in modo più mirato. La nostra soluzione è inoltre retrofit-compatibile, il che significa che può essere implementata su impianti esistenti senza grandi modifiche. Vediamo una chiara evoluzione verso sistemi più intelligenti, in cui più dati portano, col tempo, a maggiore precisione e valore.»
Andreas: «L'infrastruttura di rete in molti Paesi è in funzione da decenni. Per prolungarne la vita utile e ridurre i costi operativi ottimizzando gli intervalli di manutenzione e servizio, gli operatori vogliono monitorare tutti gli asset più da vicino e con dati live. Vediamo una domanda in forte crescita per sensori di densità elettronici e monitor ibridi di densità che permettono esattamente questa sorveglianza continua. I sensori elettronici di densità sono ideali per i retrofit, dove si riutilizzano gli interruttori di sicurezza operativa del monitor di densità originale, mentre i monitor ibridi di densità sono tipicamente per nuove installazioni e coprono sia le funzioni di sicurezza operativa con uscite di commutazione meccaniche sia il monitoraggio continuo per la manutenzione preventiva.»
Maximilian: «Guardando avanti, prevedo che il monitoraggio dell'SF6 diventerà più connesso e guidato dai dati, con una più profonda integrazione nei sistemi di gestione degli asset digitali e un crescente focus sull'analisi predittiva per prevenire i guasti prima che si verifichino. Mentre il settore transita verso alternative all'SF6 e gas misti, la domanda di sensori flessibili in grado di gestire più gas senza modifiche hardware aumenterà rapidamente. La tecnologia di sensore priva di deriva di Trafag, basata su forcelle di quarzo, combinata con la soluzione di Gomero, supporta già questa esigenza e fornisce agli operatori un approccio a prova di futuro fin dall'inizio.»
Johannes: «Vediamo chiaramente il mercato muoversi verso soluzioni di monitoraggio più digitali, connesse e sostenibili. Il ruolo di Trafag è essere la solida infrastruttura tecnologica di questo cambiamento, pur rimanendo agile e reattiva alle esigenze dei nostri partner. Con i nostri sensori di densità ibridi ed elettronici, sosteniamo sia i progetti di retrofit sia le nuove installazioni, assicurando una transizione fluida verso la manutenzione basata sui dati. La stretta collaborazione con OEM e fornitori di soluzioni di primo piano come Gomero ci permette di adattarci rapidamente a nuovi tipi di gas e a requisiti normativi e di aiutare le utility a raggiungere efficientemente i loro obiettivi ambientali e operativi.»
Informazioni su Gomero
Gomero è un’azienda tecnologica svedese specializzata in sistemi e servizi intelligenti per il settore energetico. Gomero sviluppa soluzioni per la manutenzione predittiva di sistemi e infrastrutture energetiche. Vengono utilizzati sensori e analisi dei dati per registrare e valutare le condizioni, in modo che gli interventi di manutenzione possano essere pianificati ed eseguiti in modo efficiente. La tecnologia è utilizzata, tra l’altro, nelle reti elettriche per prevenire interruzioni e prolungare la vita utile degli impianti.
Informazioni su Regal
Regal è una controllata di Axel Johnson International, specializzata nello sviluppo, produzione e integrazione di sistema di soluzioni di sensori e azionamenti elettrici di alta qualità per macchine e veicoli. Regal è nota per le sue soluzioni personalizzate, che possono essere integrate in modo flessibile nelle applicazioni industriali.
Il sensore di densità è montato sulla camera di pressione riempita di gas (B) tramite una connessione di processo adattabile (A) ed è protetto da un elemento filtrante (C) contro sottoprodotti aggressivi. I sensori di densità Trafag operano secondo il principio del confronto della frequenza di risonanza costante di un oscillatore al quarzo in vuoto (D) con la frequenza di risonanza di un identico oscillatore al quarzo circondato dal gas isolante (E). Gas di densità differente influenzano la frequenza di risonanza prestabilita dell’oscillatore al quarzo circondato dal gas isolante. Il tempo di risposta per rilevare variazioni di densità è inferiore a 10 ms. Lo spostamento della frequenza di risonanza è proporzionale alla densità del gas isolante misurato ed è valutato dall’elettronica del sensore (F). L’elettronica di valutazione comprende un sensore di temperatura aggiuntivo. Il segnale di misura è fornito tramite uscite elettriche selezionabili (G).
La registrazione della misura della densità insieme alla temperatura mostra che la misurazione della densità fluttua anche durante la giornata a causa delle variazioni di temperatura. Anche in un ambiente interno con fluttuazioni di temperatura molto basse, il segnale di densità non è completamente costante. Il software di Gomero smussa queste fluttuazioni (area verde) utilizzando algoritmi speciali che tengono conto sia della temperatura misurata sia di altri parametri.
La perdita rilevata in questa camera è significativamente più piccola delle variazioni giornaliere e stagionali causate dai cambiamenti di temperatura. Rilevare queste micro-perdite richiede non solo algoritmi sofisticati, ma anche sensori assolutamente privi di deriva, come il sensore di densità Trafag 8775, come base indispensabile.
Il sistema di monitoraggio Gomero può essere installato molto rapidamente, poiché l’intero sistema critico di monitoraggio della densità rimane intatto. È richiesto solo un collegamento (A) per il sensore di densità Trafag (B) nella camera del gas e un’opzione di montaggio per il modulo wireless Gomero (C) a cui è collegato il sensore di densità Trafag. Il sistema può essere ampliato con un impatto minimo sulle operazioni.
Quando la camera del gas dell’unità di commutazione si riscalda durante il giorno, ad esempio all’alba, non si riscalda in modo uniforme ma varia in funzione dell’irraggiamento solare, della distribuzione della massa termica e dei coefficienti di scambio termico. Ciò comporta che, nella fase transitoria, all’interno della camera prevalgano temperature diverse. Tuttavia, poiché la pressione è la stessa in tutta la camera, ne derivano densità localmente variabili. Il sensore di densità Trafag misura la densità locale in un punto specifico. Questo valore misurato può differire da un valore di pressione misurato con un manometro, che viene convertito in densità utilizzando la temperatura (misurata in un punto diverso). A causa della distribuzione non omogenea della densità nella camera durante la variazione di temperatura, che cambia anche nella fase transitoria, «la densità» non può essere determinata da sensori locali nello stato non stazionario per ragioni fisiche.
In pratica ciò di solito non è necessario, poiché il monitoraggio della densità critico per la sicurezza viene normalmente eseguito con un monitor meccanico della densità che confronta la pressione della camera con la pressione in una camera di riferimento e pertanto non è sensibile alla distribuzione non omogenea della densità nella camera dell’impianto. I sensori di densità che misurano densità locali sono tipicamente impiegati per il monitoraggio continuo al fine di rilevare trend a lungo termine. È quindi particolarmente importante che i valori siano riproducibili e privi di deriva per poter rilevare anche le più piccole variazioni nella camera a parità di condizioni. Il principale vantaggio della misura diretta della densità secondo il principio Trafag con un oscillatore al quarzo rispetto alla misura pressione-temperatura è che, a differenza dei sensori di pressione e temperatura, è priva di deriva.
