Ci sono un italiano, uno svizzero e un tedesco -3-

Pannelli solari di nuova generazione: Thin film

Costano oltre 3 volte meno e hanno solo vantaggi ma l’Italia non ci sente

Non lasciate il mondo agli stupidi: Un titolo forte, ma non è venuto in mente a me. Si tratta dello slogan pubblicitario di un’imponente azienda tedesca che produce i pannelli solari di nuova generazione: “Thin film”. Sono pannelli ultrasottili con rendimenti ancora più elevati dei tradizionali in commercio di questi tempi. Costano oltre tre volte meno, si installano con una facilità estrema  e non necessitano nemmeno di una vite per essere montati.

In Germania continuano a darsi da fare verso la direzione delle energie rinnovabili. Si danno da fare e ottengono grandi risultati. Nel giro dei prossimi 4 o 5 anni non dipenderanno più da altri paesi per il fabbisogno energetico. I governi e gli schieramenti  tedeschi dell’uno e l’altro lato si sono incontrati in pieno accordo per favorire questo sviluppo. In Germania una legge chiarissima di sole 10 pagine illustra tutte le regole e le modalità da rispettare, in Italia oltre 17 leggi non riescono a comunicare nient’altro che confusione.

Ad un importante convegno internazionale per la presentazione dei nuovi pannelli solari “Thin film” indovinate quale paese mancava? L’Italia. Nessuno si è presentato per rappresentare la nostra nazione. Ci sarei andato volentieri io

Giappone, Germania, Francia, Olanda, Stati Uniti, Austria… e chi più ne ha più ne metta, tutti interessati ai nuovi pannelli solari “Thin film”. La principale azienda tedesca che li produce è passata in breve da pochi milioni di euro l’anno di fatturato a ben diverse centinaia di milioni di euro. E tutto questo nonostante la crisi. Il settore delle energie rinnovabili è in crescita ovunque… tranne che in Italia.

E le famiglie italiane interessate al solare che cosa hanno incontrato? Ovviamente BUROCRAZIA, BUROCRAZIA, BUROCRAZIA… Decine di carte, permessi, bollettini, marche da bollo e DIA per cosa? Per cercare di dare un mondo migliore e più pulito alle prossime generazioni. In Germania non occorre alcun permesso e nessuna spesa oltre ai pannelli stessi. Che bellezza.

Possiamo vincere tutti i mondiali di calcio che vogliamo ma altri paesi del mondo sono in grado di vincere partite che faranno vivere il pianeta e i nostri figli. Non credo sia proprio la stessa cosa.

In Germania il mercato del fotovoltaico da posti di lavoro a centinaia di persone in più al mese, offre risparmi allo stato quantificabili in miliardi di euro l’anno di energia non più acquistata all’estero, riduce in modo massiccio l’immissione di anidride carbonica nell’aria.

Link interessanti a precedenti articoli sull’efficienza dei paesi vicini all’Italia:

Ci sono un italiano, uno svizzero e un tedesco -2-

Ci sono un italiano, uno svizzero e un tedesco -1-

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Nemmeno tanto

Non è una novità ma molti ancora non la conoscono

Vi è mai capitato quando eravate neopatentati e alle prese con la vostra prima auto di non avere il denaro a disposizione per la benzina e vostro padre o vostro nonno almeno  una volta simpaticamente vi ha detto:”Non hai la benzina? Facci la pipì dentro!”

 Ebbene la Mercedes ci è andata vicino. Solo che in questo caso l’urea (sostanza presente nell’urina) non viene introdotta nel serbatoio del carburante ma viene immessa all’interno dello scarico per abbattere le sostanze inquinanti. Vediamo come.

 L’urea riscaldata genera ammoniaca (NH₃ , ovvero 1 atono di Azoto e 3 di idrogeno). I gas di scarico invece sono ricchi di Ossidi di Azoto (NO e NO₂). Quando ammoniaca e ossidi di azoto si incontrano su un metallo catalizzatore (fatto generalmente di platino, palladio o rodio) si verifica il distacco degli atomi di ossigeno dagli NO_x che si legano con l’idrogeno rubato all’ammoniaca. In tal modo, alla fine, otteniamo semplicemente: acqua pura “H₂O” e azoto “N₂“). Un’idea a dir poco geniale. In termini chimici ecco la reazione in dettaglio:

NO+NO₂+2NH₃ = 2N₂+3H₂O

Una molecola di ossido di azoto + una di biossido di azoto + due molecole di ammoniaca formano (con un opportuno catalizzatore) due molecole di azoto e 3 molecole di acqua.

 Naturalmente questa notizia potrebbe generare ilarità nella clientela e non solo, ragione per cui all’urea è stato assegnato il soprannome “AdBlue” e all’intero sistema comprensivo di apposito catalizzatore (installato nell’impianto di scarico assieme a ben altri 3 dispositivi quali: catalizzatore ossidante, filtro antiparticolato e catalizzatore ceramico selettivo SCR) è stato dato il nome “BlueTec”. Ah il Marketing

Note. Ma i vecchi catalizzatori, quando terminano la loro vita utile, nel raro caso in cui vengano sostituiti, dove vanno a finire? Quattro dispositivi su un sistema di scarico cercano di ridurre l’inquinamento atmosferico ma, vista la fondamentale legge chimica che afferma:“Nulla si crea, nulla si distrugge, ma tutto si trasforma”, bisogna considerare quanto siano in parte inquinanti e in parte riciclabili dopo…

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Navigando nei meandri del web alla ricerca di ottimi libri di testo in tema telaistico ho scoperto che “BIC Omega” ha organizzato qualche anno fa un interessante Master inerente l’ingegneria delle auto da corsa.

Ho trovato inoltre un sito che faceva espressamente riferimento sempre a BIC Omega e dal quale sono potuto risalire al prezzo di tale master: Euro 10.000,00 Di seguito il link al sito (copiatelo e incollatelo sul browser) http://www.ingegneriautocorsa.it ed il link che fa riferimento al programma di tale corso di studi: http://www.ingegneriautocorsa.it/programma-didattico.asp

Il corso, se non vado errato è stato effettuato nel 2008. Attualmente mi sto informando sulla possibilità che ne vengano organizzati altri e con quali costi. Vi faremo sapere

Se avete notizie a tal proposito potete informarci scrivendo le vostre risposte presso il nostro nuovo forum.

Nel frattempo vi linkiamo un esempio di test di ammissione a questo tipo di Master per rendervi conto del livello di conoscenze di base necessarie per affrontarlo nel migliore dei modi.

Esempio test ammissione Master Ingegneria dell’auto da corsa.

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La cottura dei primi telai in carbonio della Ferrari

Le scocche delle Ferrari 126 C3 e 126 C4 utilizzavano pannelli composti da due strati di fibre (carbonio e kevlar) con all’interno una struttura a nido d’api. All’interno dell’autoclave veniva posto lo stampo del pezzo da cuocere; al suo interno veniva stesa la prima pelle di fibra, il materiale a nido d’api ed infine la seconda pelle. Lo stampo veniva sigillato con una sorta di sacco di plastica a tenuta stagna. Tramite una presa d’aria veniva ottenuto il vuoto all’interno del sacco. Il ciclo termico durava dalle due ore e mezzo alle sei ore a seconda della sua complessità. Opportune sonde venivano posizionate lungo l’intero pezzo da cuocere per poter verificare la temperatura nei vari punti. Il buon bilanciamento delle variabili vuoto pressione temperatura permetteva (e permette tutt’ora) di ottenere precisioni dimensionali notevoli.

In breve ecco le tre fasi del processo di cottura adottato per le Ferrari 126 C3 e 126 C4:

1. Si parte con una pressione di meno un’atmosfera (-1 kg/cm2) che agisce sul pezzo mentre la temperatura è quella ambientale. Per alcuni minuti viene aumentata la pressione e si controlla se ci sono perdite. Successivamente si inizia a scaldare l’autoclave. La temperatura sale, la resina si scioglie e bagna il pezzo in tutti i punti. Si stabilizza la temperatura intorno ai 120/180°C che rappresentano il punto di polimerizzazione.

2. Si lasciano costanti i valori di pressione e temperatura in modo tale da spingere la resina in modo uniforme. Questo evita che ci siano dei punti vuoti e dei punti con sovrabbondanza di resina. Anche la pressione elevata aiuta la polimerizzazione.

3. Il pezzo è pronto , la resina è cotta, tuttavia è ancora debole. Si procede quindi ad un leggero raffreddamento totale e ad estrarre il pezzo dall’autoclave. La durata del ciclo, oltre che dalla complessità del pezzo, dipende dal materiale adottato per realizzare lo stampo.

La tecnica descritta risale ad oltre 20 anni fa. Sebbene la fisica e la chimica non siano cambiate in questo intervallo di tempo, molti dettagli di questo processo si sono affinati ed evoluti. Alcune aziende descrivono tranquillamente i loro procedimenti attuali, altre preferiscono tenere per sé un metodo corretto in base alle loro conoscenze.

Per rivedere tutti gli articoli di questa rubrica, ti è sufficiente scrivere nella casella cerca in alto a destra sulla pagina: Autoclave.

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Autoclave e tecnica

Detto in parole povere, un’autoclave non è altro che un contenitore in pressione scaldato. Un grosso forno sottovuoto dove vengono cotti pannelli compositi, fibre e resine. Lo scopo dell’autoclave è la polimerizzazione e cottura di fibre e resine mediante processi termici. Non vengono cotte solo le scocche, bensì anche alettoni, carrozzerie, deflettori, elementi aerodinamici aggiuntivi, pannelli vari…

Gli ingegneri della Formula1 (anche se oggi questa tecnica è estesa a molte più categorie: DTM, rally, superturismo, campionati GT, campionati prototipi…) progettano e forniscono alle ditte specializzate tutti i disegni ed i calcoli inerenti la disposizone e gli intrecci delle fibre di carbonio e kevlar. Questo, oltre ad accrescere la specializzazione dei fornitori del servizio, permette ai team di ottenere telai e componentistica realizzata ad hoc per le proprie esigenze progettuali.

Alcune squadre non affidano a terzi questo compito e decidono di produrre in casa tali componenti e testando metodi che poi resteranno segreti. Un’autoclave che riesce ad adempire a tali compiti, oggi, può costare cifre che si aggirano intorno ad alcune centinaia di migliaia d’euro. Una spesa tuttosommato sostenibile da grandi costruttori. Per chi, come me, non può acquistare una propria autoclave per la realizzazione di una determinata componentistica (di cui parlerò meglio in seguito) esistono particolari ditte che offrono esclusivamente il servizio di “cottura”. Su grandi volumi di produzione risulta senz’altro un metodo poco conveniente, ma per chi “sperimenta” o produce una “serie limitata” può essere una soluzione interessante.

Un’autoclave è composta da un recipiente in acciaio che può avere un diametro utile fino a 3 metri (nel caso di realizzazioni di tipo automobilistico) ed una lunghezza utile fino a 4,5 metri. Si possono raggiungere valori di temperatura e pressione simili a quelli di un pianeta inospitale come Marte. La pressione può raggiungere gli 8 bar e la temperatura può superare i 200°C. Esistono inoltre aziende in grado di produrre particolari autoclavi sulle specifiche richieste del cliente ma si tratta di un’opzione assai rara.

Stranamente la temperatura non viene innalzata sfruttando la corrente elettrica (e ne ignoro il motivo) bensì con l’ausilio di una particolare batteria posta all’interno dell’autoclave ed alimentata da olio diametrico. Una ventola di dimensioni assai generose provvede a distribuire il calore in maniera omogenea. Nella fase che prevede il raffreddamento del contenuto un’altra particolare batteria provvede ad alimentare questo processo.

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La prima autoclave della Ferrari

Nell’immagine in basso il soggetto è la prima  autoclave (o probabilmente una delle prime) della Ferrari. In essa vennero per così dire “cotti” i primi telai in fibra di carbonio e kevlar nati dalla casa di Maranello. Per motivi facili da immaginare, la Ferrari decise di realizzare e sviluppare tali telai da sola e per tali ragioni, invece di rivolgersi a terzi, fece un balzo tecnologico in avanti acquistando la sua prima autoclave a pochi metri dalla sua fabbrica presso una ditta che realizza essicatoi per salumi. Siamo nell’epoca delle Ferrari 126 C3 - 126 C4.

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Proprietà di alcune fibre e matrici polimeriche

Nella tabella di seguito troviamo interessanti dati circa le “Fibre” e le “Matrici” attualmente impiegate dall’industria per la realizzazione di materiali compositi. Tali materiali, una volta dosati, vengono per così dire “cotti” all’interno di un’autoclave secondo i metodi esplicati nei precedenti articoli di questa rubrica. (Digita Autoclave all’interno della casella di ricerca in alto a destra) .

L’impiego di tali materiali spazia nei più disparati settori. Si va dall’Aeronautico-Aerospaziale per il quale si realizzano: parti di ali e code, fusoliere, antenne, pale di elicottero, carrelli di atterraggio, sedili, pavimenti, pannelli interni, serbatoi, involucri esterni… Passando per il settore automobilistico: parti di carrozzeria, cabine per camion, spoilers, quadri comandi, paraurti, organi di trasmissione, ingranaggi, cuscinetti… Spaziando poi nel mondo Navale-Marino con: scafi, ponti, alberi, vele, profili strutturali, sagole di salvataggio, boe, protezioni per motori, pannelli interni… Non è da meno il settore edile nel quale trovano largo impiego di materiali composii: passerelle e ponti per traffico leggero, condotte sotterranee, recinzioni, profili strutturali, corrimano, ringhiere, grondaie, profili per finestre, elementi di rinforzo e recupero edilizio… Ottimo l’abbinamento anche tra lo sport ed i materiali compositi nel quale se ne fa un grande uso per la realizzazione di: mazze da golf, racchette da tennis, elmetti protettivi, sci, tavole da surf, snow board, archi e frecce, biciclette, canne da pesca, canoe, piscine, componenti per caravan roulottes…

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Rubrica: Dinamica della moto

Titolo o argomento: Gli effetti giroscopici - parte prima

Ogni qualvolta un corpo si trova in rotazione attorno al proprio asse e, contemporaneamente, si trova in rotazione anche intorno ad un secondo asse, nasce l’effetto giroscopico. Si tratta di un momento che va ad agire attorno ad un terzo asse perpendicolare agli altri due.

Tradotto in “italiano” e partendo da un semplice esempio possiamo considerare di tenere tra le mani la ruota di una bicicletta (afferrando il mozzo come se le nostre braccia fossero la forcella).

Mettendo in rotazione la ruota e spostandola con movimenti paralleli al corpo, verso l’alto o verso il basso, non avvertiremo alcun effetto se non quello della forza peso data dalla massa della ruota moltiplicata per la gravità (img. 1).

Al contrario se compiamo una brusca rotazione (attorno all’asse verticale) come se stessimo sterzando con il manubrio da un lato o dall’altro, sentiremo una coppia agire tra le braccia con la tendenza a ruotarle lungo l’asse longitudinale, in pratica, ad avvolgerle (img. 2).

img. 1 - img. 2

L’intensità dell’effetto cresce sia aumentando il numero di giri della ruota (ovviamente attorno al proprio asse), sia aumentando la velocità con cui si inclina la ruota rispetto all’asse verticale (come se stessimo piegando).

Concludendo possiamo affermare che l’effetto giroscopico (riferito nel nostro caso alla ruota anteriore di una moto) è quell’effetto che tende ad inclinare la moto dalla parte opposta a quella verso la quale stiamo sterzando. Quando si è abituati a guidare la propria moto non è più difficile accorgersene, ma spesso, quando guidiamo una nuova moto, ci accorgiamo che quando curviamo o tentiamo di “piegare” questa tende ad opporsi alla “piega” per i motivi sopra citati. Appena presa confidenza l’effetto ovviamente permane ma nascosto nelle nostre abitudini di guida.

Continua…

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Multi jet Modelling

Si tratta di una tecnica atta a generare un prototipo con un sistema simile alla stampa a getto di inchiostro. La differenza risiede nel fatto che viene aggiunta una terza dimensione di stampa. Ciò è reso possibile grazie allo spostamento verticale del piano sul quale viene eseguita la stampa. Come per le precedenti tecniche elencate, ad ogni stato realizzato, il piano si abbassa e si procederà quindi a realizzare (”stampare”) un nuovo strato. Il centro nevralgico dell’apparato è costituito da una testina stampante multiugello. Ogni ugello eietta, nel momento in cui viene  richiesto, un termoplastico liquefatto, il materiale rilasciato dagli ugelli solidifica e aderisce con il precedente strato.

Le fasi del processo di costruzione sono le seguenti:

1. Posizionamento testina nel punto iniziale sopra la piattaforma di lavoro. Inizia la generazione del prototipo.

2. Viene eiettato dagli ugelli il primo strato di termoplastico liquefatto durante il movimento nel piano xy. La posa del termoplastico avviene ovviamente in base al disegno comunicato dal computer.

3. La piattaforma si abbassa verticalmente per consentire la posa dello strato successivo.

4. Il processo continua, strato dopo strato fino al completamento del modello. Terminato il processo di costruzione si provvede all’eliminazione dei supporti ed il modello può essere immediatamente utilizzato.

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