Alienazione - Tesina per professionale industria e artigianato

Sguera Raffaele

V PA

A.S. 2010/2011

A.S.: 2010/2011 Sguera Raffaele I

Indice

Argomento Pag.

................................................. 1

Elettrotecnica – La centrale termoelettrica

Produzione e consumi ...................................................................................... 1

Energia primaria ............................................................................................... 1

Trasformazioni energetiche .............................................................................. 2

Ciclo termodinamico della centrale termoelettrica .......................................... 2

Funzionamento dell’impianto a rendimento ottimizzato ................................. 3

Principali componenti dell’impianto della centrale ......................................... 4

Impatto ambientale ........................................................................................... 5

Innovazioni future ............................................................................................ 6

.................................................... 7

Storia – L’Italia del secondo dopoguerra

Introduzione: collegamento disciplinare .......................................................... 7

Il mondo cambiato in modo irreversibile ......................................................... 7

Gli obiettivi dell’Italia e la difficile rinascita economica e civile .................. 7

I nuovi partiti .................................................................................................... 8

La Repubblica e i partiti politici ........................................................................ 8

Le prime elezioni politiche repubblicane (18 aprile 1948) .............................. 9

La rottura dell’unità sindacale .......................................................................... 9

La ricostruzione ................................................................................................ 10

La legge truffa (1953) e il suo fallimento ........................................................ 10

.................................................................................. 12

Italiano – Italo Calvino

Introduzione: collegamento disciplinare .......................................................... 12

La biografia ...................................................................................................... 12

Il pensiero e la poetica ..................................................................................... 13

Le opere ............................................................................................................ 13

Opera: Le città invisibili .................................................................................. 14

................... 16

Sistemi – Caratteristiche dinamiche dei sistemi retroazionati

Classificazione delle caratteristiche dinamiche ............................................... 16

Stabilità dei sistemi retroazionati ..................................................................... 16

Criterio di stabilità di Bode e rappresentazione grafica ................................... 17

I regolatori industriali ....................................................................................... 18

Considerazioni finali ........................................................................................ 18

.................................................. 19

Matematica – La derivata di una funzione

Il rapporto incrementale ................................................................................... 19

Il significato della derivata ............................................................................... 19

Esempio: calcolo di una derivata ..................................................................... 20

La derivata della somma di due funzioni ......................................................... 20

La derivata e lo studio delle funzioni ............................................................... 20

Esempio: studio di una funzione con le derivate ............................................. 21

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Educazione fisica – I problemi derivanti dall’inquinamento atmosferico

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all’apparato respiratorio

Introduzione: collegamento disciplinare .......................................................... 22

L’importanza del sistema respiratorio nella vita quotidiana ............................ 22

L’importanza della qualità dell’aria e le sostanze nocive ................................ 23

.................................................... 25

Inglese – The thermoelectric power plant

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Bibliografia e sitografia

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Elettrotecnica

La centrale termoelettrica

Produzione e consumi

La prima installazione termoelettrica italiana si trovava a Milano in via Santa Redegonda; erogava una potenza di 400 kW in c.c. a 110 V ed entrò in funzione nel giugno 1883. Gli utenti della Centrale furono i negozi di p.za Duomo, il Teatro Manzoni ed il Teatro della Scala.

In seguito alla nascita dell’ENEL (Ente nazionale per l’energia elettrica) nel 1962 che ha acquistato gli impianti di produzione e distribuzione di energia elettrica e il basso prezzo del petrolio fin agli anni ’90, la produzione termoelettrica con combustibili di origine fossile ha subito una forte impennata, diventando fino ad oggi la principale fonte di energia elettrica in Italia con 1.241 impianti e 68.118,8 MW di potenza netta.

Energia primaria

L’energia primaria per questa centrale è costituita dall’energia chimica posseduta dal combustibile che viene ceduta durante la combustione. A parità di massa o volume l’energia ceduta è diversa per i vari tipi di combustibile. Attualmente il combustibile più utilizzato è il metano con un potere calorifico di 36 MJ/m³.

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Trasformazioni energetiche

Le trasformazioni energetiche che avvengono nella centrale termoelettrica che utilizza il vapore acqueo come fluido motore sono riassunte in:

1. Conversione dell’energia chimica del combustibile in energia termica di pressione: avviene nella caldaia, e durante questo processo l’acqua passa da stato liquido a vapore saturo surriscaldato (221,2 bar – 347,15 °C);
2. Conversione dell’energia termica e di pressione del vapore in energia meccanica di rotazione: avviene nel distributore e nelle giranti della turbina.
3. Produzione di energia elettrica dall’alternatore, il cui rotore viene mosso dall’albero della turbina.

Caldaia e turbina alternatore

Accessori

A: Energia chimica del combustibile C: Energia meccanica di rotazione

B: Energia termica e di pressione del vapore D: Energia elettrica

Ciclo termodinamico della centrale termoelettrica

Nella centrale termoelettrica il fluido motore è il vapore d’acqua che compie un ciclo termico chiuso che comprende le quattro trasformazioni del ciclo teorico Rankine:

• Compressione a volume costante (isometrica);
• Riscaldamento a pressione costante (isobarico) durante il quale l’acqua passa da stato liquido a vapore saturo secco surriscaldato;
• Espansione a temperatura costante (adiabatica);
• Raffreddamento isobarico durante il quale avviene la condensazione del vapore, che passando a stato liquido è in grado di ripetere il ciclo.

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Funzionamento dell’impianto a rendimento ottimizzato

Il ciclo ha inizio nel bruciatore della caldaia, dove il combustibile viene bruciato assieme ad una certa quantità di aria comburente che viene riscaldata dal preriscaldatore d’aria, utilizzando il calore dei fumi. Il calore generato dalla fiamma colpisce una serie di tubi oppure un tubo unico a seconda del tipo di caldaia, dove l’acqua da stato liquido passa a vapore saturo secco, il quale attraversando il surriscaldatore, che utilizza sempre l’energia termica dei fumi, diventa vapore saturo secco surriscaldato.

Il vapore viene inviato alla turbina, divisa in tre sezioni: alta pressione, media pressione e bassa pressione: le tre sezioni sono studiate in maniera da utilizzare al meglio l’energia posseduta dal vapore, e tra una sezione e l’altra il vapore viene rinviato in caldaia e risurriscaldato sfruttandone al meglio l’energia termica.

In uscita alla sezione di bassa pressione, il vapore viene scaricato in depressione nel condensatore, dove colpendo un fascio tubiero, entro il quale circola il refrigerante, passa allo stato liquido. Il liquido refrigerante può essere utilizzato per il teleriscaldamento.

Al fine di migliorare il rendimento del ciclo, viene prelevato calore da ogni singolo stadio della turbina, che inviato a degli scambiatori di calore posti tra il condensatore e il generatore di vapore, preriscaldano l’acqua (tecnica degli spillamenti).

L’acqua che viene estratta dal condensatore grazie a una pompa viene inviata al degasatore, che ne elimina l’ossigeno e i sali disciolti, che in poco tempo corroderebbero le pale della turbina. A valle troviamo il serbatoio di reintegro d’acqua che sopperisce al 2-3% di perdite durante il ciclo, e l’economizzatore che utilizzando il calore dei fumi preriscalda l’acqua subito prima di essere immessa in caldaia da una pompa e il ciclo ricomincia. Il lavoro che produce il vapore all’interno della turbina mette in rotazione l’albero su cui sono calettate le pale rotoriche.

All’asse della turbina è collegato il rotore del generatore elettrico sincrono trifase, il quale produce tensione trifase sinusoidale generalmente in media tensione (15-20 kV) che inviata al trasformatore elevatore la immette in rete in alta tensione.

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Principali componenti dell’impianto della centrale

La caldaia costituisce il generatore di vapore vero e proprio. È composta dai tubi evaporatori, entro i quali scorre l’acqua che si trasforma in vapore grazie al calore generato dal combustibile nel bruciatore. In uscita il vapore viene inviato al surriscaldatore. La caldaia si divide tutt’oggi in due tipi:

• A circolazione controllata, dove l’acqua attraversa più volte il focolare per trasformarsi in vapore;
• A circolazione forzata a pressione ipercritica, dove il passaggio da acqua a vapore è immediato nel primo passaggio.

Nella turbina avviene la trasformazione dell’energia termica e di pressione del vapore in energia meccanica di rotazione. Essa è composta principalmente da un distributore e da una girante, che per migliorare il rendimento è divisa in più stadi coassiali al fine di sfruttare meglio un certo salto di pressione. Esse si dividono in:

• Turbine ad azione: l’energia termica e di pressione del vapore viene trasformata interamente in energia cinetica nel distributore;
• Turbine a reazione: il vapore all’uscita del distributore contiene ancora una certa percentuale di energia termica e di pressione che viene completamente convertita nella girante.

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Gli scambiatori di calore sono apparecchiature che consentono lo scambio di energia termica tra due fluidi aventi temperature diverse. Nella centrale questo principio è usato dal surriscaldatore, i preriscaldatori d’acqua, l’economizzatore e il condensatore. Per aumentare l’efficienza, sono fatti funzionare in controcorrente.

Impatto ambientale

La centrale termoelettrica come qualsiasi centrale rappresenta nel sito in cui è installata una fonte di inquinamento di vario genere. Nella centrale termoelettrica, l’inquinamento atmosferico è causato principalmente da 3 sostanze emesse: l’anidride solforosa (SO₂), gli ossidi di azoto (NO_x), le polveri e l’anidride carbonica (CO₂).

Per la riduzione degli inquinanti a base di zolfo si utilizzano combustibili con bassissimo tenore di zolfo (max 0,25% in peso) e si prevede l’installazione di impianti di desolforazione dei fumi, utilizzando un processo a calcare e gesso da cui si ottiene gesso utilizzabile nell’edilizia.

Per la riduzione degli ossidi di azoto si interviene sul controllo della combustione nella caldaia, riducendo le temperature massime di combustione, e il tempo di permanenza nelle zone calde di combustibile, oltre a regolare le quantità massima di ossigeno.

Per la riduzione delle polveri prodotte soprattutto dalle centrali a carbone, vengono utilizzati dei captatori di tipo elettrostatico, che basandosi sul principio di attrazione e repulsione dei corpi caricati elettricamente, adoperano elettrodi filiformi e piastre. I filamenti caricano negativamente le particelle, e le piastre, con potenziale positivo (50 kV) attirano le polveri. Un sistema scuotitore fa cadere la fuliggine, stoccata successivamente in apposite strutture.

L’impatto ambientale però non è solo provocato dalle emissioni atmosferiche, ma anche da:

• Inquinamento idrico;
• Modificazione del paesaggio;
• Smaltimento dei rifiuti solidi;
• Inquinamento acustico.

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Innovazioni future

L’Enel è pioniere oggi nella ricerca per l’abbattimento delle emissioni di CO₂, le tecniche su cui oggi sono focalizzati gli studi e le ricerche sono:

• CCS (Carbon Dioxide Capture and Storage): consiste nella cattura post-combustione dell’anidride carbonica, attraverso reagenti chimici. Il gas viene successivamente compresso e condensato, e stoccato in giacimenti di petrolio esauriti.
• IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle): il carbone pre-trattato reagisce con ossigeno e vapore per formare il syngas (principalmente idrogeno e monossido di carbonio). Dopo essere nuovamente depurato, viene quindi bruciato in una turbina a gas per produrre energia e nuovamente utilizzato per produrre vapore per alimentare una turbina a vapore.

Questi due e altri sistemi saranno in futuro parte del progetto che mira alla produzione elettrica ad emissioni zero, nonostante le attuali difficoltà di cattura e stoccaggio di anidride carbonica con metodi economici e affidabili.

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Storia

L’Italia del secondo dopoguerra