Evoluzione nella società moderna

QUALI SONO I LIMITI DI QUESTO METODO E COME SUPERARLI???

• I difetti rilevabili con la radiografia devono essere abbastanza grandi, difetti molto

piccoli non sono rilevabili per questo si ricorre ad altri metodi come quello ultrasonico.

I due metodi diventa così complementari, infatti per ottenere un buon esame si

procede in questo modo:

1. Si utilizzano gli ultrasuoni (più veloci e più economici dei raggi x ) per individuare

un presunto difetto e la posizione in cui si trova;

2. Successivamente si effettua l’esame radiologico (lento e costoso) per identificare

tutte le restanti caratteristiche del difetto: grandezza, profondità, ecc…

LE CENTRALI NUCLEARI

COME SI E’ ARRIVATI??

• La consapevolezza della limitata quantità dei combustibili fossili

utilizzati precedentemente per produrre energia e le continue

innovazioni e scoperte ottenute durante la seconda metà del

XX secolo, hanno indotto l’uomo a cercare nuovi metodi per

produrre elettricità per il fabbisogno sociale. A seguito delle

continue ricerche e scoperte raggiunte durante la terza

rivoluzione industriale nasce un nuovo metodo di produzione di

energia: il processo di fissione nucleare dell’atomo.

COS’È LA FISSIONE NUCLEARE?

• Nel 1939 gli scienziati scoprirono che bombardando un atomo

di uranio 235 con un neutrone, si ha un processo di scissione

che produce due nuclei delle stesse dimensioni dell’atomo con

l’emissione di due o tre neutroni. Mettendo sulla bilancia, da

una parte i reagenti e dall’altra i prodotti, si scoprì che i prodotti

erano sempre più leggeri, perché perdevano massa rilasciando

energia cinetica. Se il processo viene ripetuto a catena, si ha

una produzione di energia(calore) molto alta. Sulla base di

questo procedimento nacquero le prime centrali nucleari.

QUALI E QUANTI TIPI CI SONO???

Le centrali nucleari possono essere di vari modelli in base:

combustibile

al tipo di utilizzato;

 moderatore

al tipo fi utilizzato (sostanza che si usa per rallentare i neutroni e per

 ottimizzare la reazione);

raffreddamento generazione

in base al sistema di e di del vapore;

 Tutte le centrali nucleari hanno uno schema standard funzionale,

indipendentemente dal loro tipo. Ogni centrale è costituita da: Trasformazione di energia

Scambiatore di calore:

Lo Turbina a Vapore:

La macchina

trasforma l’energia termica operatrice che trasformano

del moderatore in energia l’energia cinetica in energia

cinetica sotto forma di vapore meccanica

acque, il quale viene mandato

alla turbina.

Nocciolo:

Il genera

calore tramite le barre

di combustibile(uranio)

controllate da quelle di

controllo, le quali sono

composte da materiali

che assorbono neutroni

in modo da rallentare o L’Alternatore: una

arrestare il processo di macchina elettrica

fissione nucleare; il rotante basata sul

calore prodotto dalla fenomeno

reazione a catena viene dell’induzione

trasferito al moderatore elettromagnetica, che

trasforma l’energia

meccanica in energia

elettrica che sarà

trasferita agli utenti.

Pompe

Le : macchine

idrauliche operatrici che Condensatore:

Il che trasforma il

permettono il movimento vapore non utilizzato, in acqua

del fluido. che verrà rimandata tramite una

pompa, in circuito.

VANTAGGI

Questa tipologia di centrali produce un'elevatissima

potenza per metro quadrato e con un costo del kWh prodotto

(escludendo il costo di smaltimento scorie), più o meno

uguale a quello delle centrali a carbone , rappresentando

quindi una valida soluzione alla dipendenza

dai combustibili fossili.

Non hanno inoltre alcuna emissione di CO2 diretta

in quanto in esse non avviene nessun fenomeno di

combustione chimica anche se, nel suo complesso,

la filiera di produzione dell'uranio e di smaltimento

delle scorie determina una produzione di CO2 non del tutto trascurabile.

SVANTAGGI:

Uno degli svantaggi principali di queste centrali è il

problema dello smaltimento dei rifiuti, al quale non

sono ancora state trovate delle soluzioni adeguate.

Inoltre un eventuale incidente in queste centrali,

può causare catastrofi socio-ambientali di grandi

dimensioni, come quelle avvenute a

Chernobyl o a Fukushima.

LE TURBINE A VAPORE

Le turbine a vapore sono delle macchine motrici rotanti a flusso continuo capaci di

trasformare l’energia cinetica posseduta dal vapore ad alta pressione, in energia meccanica

grazie al movimento rotatorio delle pale. Le turbine sono costituite da due parti:

distributore

1. il : che trasforma l’energia potenziale termica in energia cinetica

trasmessa alle giranti;

girante

2. la : tramite il movimento rotatorio prodotto dal flusso di vapore sulle pale,

trasformano l’energia cinetica in energia meccanica mediante un albero.

ciclo di Rankine

Il lavoro utile che le turbine a vapore producono, segue il un ciclo

termodinamico composto da due trasformazioni adiabatiche e due isobariche. Questo ciclo

può essere di due tipi:

3. Aperto : quando il vapore di scarico non viene sfruttato ma viene rilasciato in atmosfera

senza;

4. Chiuso : quando il vapore di scarico viene riutilizzato tramite un condensatore che

trasformandolo il vapore in acqua rimessa in circolo.

Il ciclo ideale di Rankine viene rappresentato su tre piani:

Il primo è il più intuitivo, ma il secondo è il più importante (il terzo è per uso specialistico).

Facciamo dunque riferimento al diagramma T-s e spieghiamo il ciclo passo-passo:

1→2 il fluido, che è nella fase liquida, subisce una compressione isoentropica (s è costant

:

viene realizzato mediante una pompa, sistema aperto che non scambia calore .

2 → 2’, 2’ → 3 : il fluido viene prima riscaldato e poi vaporizzato, sempre a pressione cos

utilizza una caldaia, sistema aperto che non scambia lavoro:

la quantità di calore q1 viene prelevata dai fumi caldi prodotti dalla combustione di un

combustibile

e dell’aria comburente

3 → 4 il fluido, che ora è nella fase di vapore saturo secco, passa attraverso a una turbina

:

sistema

aperto che non scambia calore, e, espandendosi isoentropicamente, compie lavoro

4 → 1 il fluido, nello fase di vapore saturo a bassa pressione, viene portato completament

:

fase

liquida, a pressione e temperatura costanti; per fare ciò, si utilizza un condensatore, che ce

quantità di calore a una serpentina (serbatoio freddo)

Per migliore il rendimento del ciclo, si possono attuare vari procedimenti:

Diminuire la pressione di condensazione : in turbina il vapore viene sfruttato a fondo

 fino a entrare nel condensatore a una pressione assoluta di pochi centesimi di bar

Aumentare la temperatura finale di surriscaldamento : l’incremento della temperatura

 massima del fluido operativo migliora il rendimento

Eseguire surriscaldamenti ripetuti : il surriscaldamento consiste nel traferire calore al

 vapore saturo secco aumentandone l’entalpia; l’operazione avviene a pressione

costante facendo passare il vapore uscente dal corpo cilindrico entro fasci tubieri

posti nella sommità della caldaia ove le fiamme sono spente e i fumi caldi.

Le Turbine a Vapore possono essere di due tipi:

1. Ad Azione: se la differenza di pressione a valle e a monte del rotore è uguale.

quindi la pressione del fluido prima e dopo il rotore è esattamente la

stessa.

2. A Reazione: le due pressioni sono diverse

SENSORI E TRASDUTTORI

L’ avvento delle macchine e dei nuovi sistemi de produzione, diedero l’input a nuove e

rinnovate forme di automazione, come i sensori e i trasduttori. I sensori sono strumenti

in grado di rilevare una grandezza attraverso l’emissione di un segnale controllabile.

Mentre si definisce trasduttore uno strumento in grado di rilevare una grandezza e di

trasmetterla, attraverso un segnale di tipo diverso da quest’ultima, direttamente a

qualsiasi componente del sistema.

I trasduttori e i sensori sono normalmente elettrici in quanto convertono una grandezza

fisica in un segnale elettrico. Questi vengo classificati:

In base alla

In base alla In base al tipo

• Elettrico • Analogico

• Posizione tipo di

funzione: di uscita:

• Resitivo • Digitale

• Temperatur funzionamento: • Induttivo

a • Pneumatico

• Forze • Capacitivo

• Acustici

• Deformabili

tà

• Resistenza

Le caratteristiche generali dei trasduttori sono:

o Curva caratteristica: una curva che mette in correlazione le 2 grandezza interessate.

o Campo d’azione: i valori minimi e massimi entro cui si può sfruttare il trasduttore

o Campo di misura: è l’intervallo nel quale è possibile sfruttare il trasduttore. Quando la ‘’x’’ non

corrisponde a nessun valore di ‘’y’’ , il trasduttore non si può sfruttare.

o Sensibilità: è la variazione della grandezza in uscita rispetto a quella in entrata. Maggiore è la

variazione e maggiore sarà la sensibilità

. Non univoca

o Linearità: la curva deve essere più lineare possibile in modo tale da evitare l’interpolazione con più

valori

o Risoluzione: la più piccola differenza tra due grandezze

o Precisione: la più piccola grandezza rilevata

Trasduttori di Temperatura

I trasduttori di

temperatura,

si dividono in: Circuiti

Bimetallici Termistori RTD Termocoppie

Integrali

Le TERMOCOPPIE sono i sensori di temperatura più utilizzati in quanto resistono a

elevate temperature. Questi sfruttano il principio seebeck, il quale afferma che in un

circuito formato da due conduttori di natura differente si crea una differenza di

potenziale se i due materiali sono sottoposti a un gradiente di temperatura. I due

conduttori sono giunti solo a una estremità in modo da formare una giunzione calda,

mentre l’altra è libera e gli estremi dei materiali sono collegati a un misuratore di

corrente. e

n

o

i

z

i

s

o

P

i

d

i

r

o

t

Trasdut

I sensori di

posizione, si

dividono in:

Resistivi Induttivi Capacitivi Encoder Termocoppie Sensori Ottici

I sensori ottici sono dispositivi formati da:

• Un emettitore: che emette un fascio laser

• Un ricevitore: che riceve il fascio, bloccando attraverso un filtro, tutte le altre

lunghezze d’onda esistenti

In base alla disposizione di questi due elementi, si possono classificare tre tipi di sensori

ottici:

Sbarramento: Riflessione:

Reflex:

Trasduttori di Deformazione

Sono apparecchi capaci di rilevare deformazioni di flessione, compressione o trazione. Un esempio di



questi trasduttori è l’estensimetro: uno strumento basato sulla variazione di resistenza elettrica di un

filo(in costantana) in seguito ad un suo allungamento per trazione. Questa sollecitazione è dovuta a

forze le quali vengono misurate in proporzione all’allungamento e alla variazione di resistenza del filo.

.

La resistenza del filo segue è data da: Un applicazione è la cella di carico.

Il filo viene incollato sulla superfici del corpo di cui si vuole misurare la deformazione. Per aumentare la

sensibilità dello strumento, l’estensimetro è inserito in un circuito elettrico in modo da formare un lato

del ponte di Wheatstone, grazie al quale si può conoscere il valore di una resistenza incognita.

Ponte in Equilibrio

R x R = R x R

x 1 3 2

V =0

G

APPLICAZIONE

DELL’ESTENSIMETRO

La cella di carico LVDT, comunemente usata nelle pese di autocarri, sfrutta il principio dell’estensimetro. La

forza applicata alla piattaforma comprime la molla e sposta l’equipaggio mobile del LVDT, che

fornisce un’uscita proporzionale allo spostamento e quindi alla forza. Essendo infatti K la costante

elastica della molla, ‘’x’’ lo spostamento della piattaforma, risulta: F=-Kx

Trasduttore di Luce

I trasduttori di luce ovvero gli LDR(Light Dependet Resistor) sono apparecchi che sfruttano la capacità

di un materiale: il solfito di cadmio, il quale libera elettroni quando assorbe luce. Questo fenomeno ha

un tempo limitato e la quantità di elettroni N viene calcolata tramite la seguente formula: N= μ x L x l x

d

N= elettroni liberati

μ= costante che dipende dalla lunghezza d’onda

L=quantità di luce

l= larghezza delle superfici

d=distanza tra le superfici di cadmio

Questi trasduttori vengono usati in quei luoghi dove per esempio è necessario attivare una fonte

luminosa artificiale quando diminuisce la intensità della luce diurna. I trasduttori di luce captano la

intensità luminosa e la convertono in un segnale elettrico.

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