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La sfida dell’Efficientamento Energetico nell’Industria Meccanica

L’energia è decisiva per il successo, indipendentemente dal settore.

Il bisogno crescente di maggiore efficienza nell’uso delle risorse, l’aumento dei costi energetici e le rigide normative ambientali europee, che pongono come obiettivo vincolante a livello europeo la riduzione dei consumi di almeno il 40% rispetto ai livelli del 1990, rendono ormai imprescindibile lo sviluppo di soluzioni a basso consumo energetico.

Tuttavia, con la sfida della riduzione dei consumi, per i produttori di macchine, arrivano anche le opportunità.

Ben consapevoli che il costo di proprietà a lungo termine è un criterio di scelta chiave per i clienti finali – i produttori di macchinari hanno individuato nell’efficienza energetica un’ulteriore leva di differenziazione per competere meglio sul mercato.

Come affrontare la sfida della riduzione consumi nella progettazione?

Gli uffici tecnici delle aziende stanno pensando a nuove architetture di impianto dei macchinari ottimizzati per l’efficienza energetica, e sfruttando innovativi software di simulazione ingegneristica predittiva che permettono di studiare virtualmente la resa energetica delle diverse soluzioni progettuali già in fase di avan-progetto, prima di cominciare a realizzare fisicamente il macchinario, come Simcenter Amesim di Siemens Industry Software.

Simcenter Amesim offre all’utilizzatore la possibilità di modellare virtualmente e studiare le prestazioni di sistemi multi-dominio, come quelli contenuti in un macchinario industriale (che includono elementi meccanici, idraulici, elettrica, pneumatici..), prevedendone le interazioni dinamiche all’interno di un effettivo ciclo di lavoro.

Inoltre, con il tool  “green-design” di Simcenter Amesim, l’utente ha la possibilità di analizzare le prestazioni degli impianti del macchinario virtuale anche da un punto di vista energetico, simulando perdite e dispersioni di energia generate dall’inserimento di particolari componenti nell’impianto.

Basandosi sul Bond Graph Theory, Simcenter Amesim, è infatti in grado di simulare i flussi energetici scambiati tra i componenti del modello. Vediamo come nell’esempio successivo.

Simulazione Ingegneristica per il "green design"

Nello sketch (modello) di Simcenter Amesim, riportato a seguire, la potenza in ingresso per il motore elettrico è fornita da una batteria, la potenza viene quindi trasformata in una coppia erogata all’albero di trasmissione e infine l’uscita dalla pompa è un flusso, mentre l’ingresso è una velocità.

Componenti come motore elettrico, albero motore e pompa possono scambiare energia con le altre parti, ma anche immagazzinare energia o rilasciare energia con l’ambiente esterno. Ad esempio, la resistenza interna dei motori elettrici dissipa l’energia sotto forma di calore. A causa degli spazi tra parti fisse e mobili all’interno delle pompe idrauliche, esistono perdite. Per dire che l’energia all’uscita degli elementi è spesso più piccola dell’energia in ingresso e tenere traccia di queste perdite è importante per monitorare l’efficienza del sistema globale.

In Simcenter Amesim, sono stati sviluppati strumenti di analisi specifici per identificare rapidamente le perdite, i contributi di energia o di energia. Tutte le variabili di potenza ed energia sono classificate in base al loro tipo: capacitivo (C), resistivo (R) e inerzia (I) e possono essere animate con grafici a barre per una facile ripetizione e analisi dei profili di missione.

Un diagramma di flusso di potenza può essere sviluppato e animato per interpretare al meglio i risultati della simulazione. Creando oggetti nel dashboard e collegandoli ai risultati della simulazione, gli utenti possono visualizzare facilmente la potenza trasmessa, le perdite di potenza e l’efficienza lungo tutto il ciclo di lavoro

Per concludere, grazie a Simcenter Amesim, il reparto tecnico dell’azienda sarà supportato nel fornire macchinari industriali di alta qualità e ad alte prestazioni. Abbreviando il time-to-market, ma anche sostenendo la progettazione di macchinari personalizzati e più efficienti dal punto di vista energetico.

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