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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.

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Progettare per massimizzare l'efficienza energetica

I produttori di macchinari studiano quindi nuove architetture e tecnologie che riducano i consumi energetici delle macchine, appoggiandosi all’utilizzo di innovativi software di simulazione ingegneristica predittiva per analizzare 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 sistemi multi-dominio, come quelli contenuti in un macchinario industriale (un insieme di elementi meccanici, idraulici, elettrici, pneumatici, termici..), prevedendone le interazioni dinamiche durante un tipico ciclo di lavoro.

Con il tool  “green-design” di Simcenter Amesim, l’utente ha la possibilità di analizzare le prestazioni integrate degli impianti del macchinario virtuale anche da un punto di vista energetico, simulando potenze generate, assorbimenti, perdite e dissipazioni energetiche generate dall’inserimento di particolari componenti o sistemi del macchinario.

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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