È una questione globale: transizione energetica, riscaldamento globale, impronta di carbonio, sovranità, controllo dei costi… ogni fase della catena del valore è interessata dalla gestione dell’energia. I nostri ingegneri lavorano per conto dei produttori di energia e dei loro costruttori di apparecchiature, nonché in progetti di R&S collaborativi a livello internazionale per individuare nuove tecnologie (elettrolizzatori, termoacustica, ecc.).
Ottimizzazione della progettazione delle apparecchiature
Qualsiasi progetto legato all’energia coinvolge una catena di attori e subappaltatori che possiedono una parte definita del sistema che sarà interfacciata con altri e che è influenzata sia a monte che a valle da decisioni ingegneristiche più globali. Le simulazioni consentono alle aziende di progettare e ottimizzare le apparecchiature meccaniche utilizzate per la produzione, la trasmissione e la distribuzione di energia, come turbine, pompe, valvole, tubazioni, ecc. e di anticipare la messa in servizio e il funzionamento. Ciò significa migliori prestazioni e maggiore efficienza energetica.
Analisi dei guasti
L’affidabilità dei componenti di sicurezza è fondamentale. La gestione del rischio industriale consiste nel garantire il funzionamento sicuro delle attrezzature. Inoltre, dato l’elevato costo dei tempi di inattività, dobbiamo prevedere i rischi di guasto per poter elaborare solidi piani di manutenzione. Le simulazioni consentono di simulare e analizzare i potenziali guasti delle apparecchiature meccaniche, in modo da identificare le aree a rischio e adottare misure per ridurle.
Riduzione dei costi e dei tempi
Le simulazioni consentono di ridurre i costi e i tempi di sviluppo testando o ottimizzando apparecchiature e processi in modo virtuale prima che vengano implementati fisicamente, o addirittura esplorando test virtuali che non possono essere riprodotti fisicamente. I nostri team collaborano direttamente con i consigli per l’innovazione e i team di ricerca e sviluppo dei nostri clienti per simulare ogni fase chiave del progetto.
Turbomacchina del tipo a turbina a gas (meccanica)
Le turbine, siano esse a gas, a vapore o idrauliche, sono soggette a vari carichi meccanici (forza centrifuga, pressione, ecc.) e termici (scambio di calore fluido/metallo, raffreddamento) durante il loro funzionamento, in modo ciclico (avvio/arresto), transitorio o continuo. Le simulazioni numeriche possono essere utilizzate per determinare la risposta dei componenti della turbina a queste sollecitazioni e quindi per valutare i rischi per l’integrità della turbina per ogni tipo di danno (vibrazione, fatica, creep, ossidazione, ecc.) già nella fase di progettazione e per applicare le correzioni a monte della produzione. I calcoli consentono inoltre di valutare l’accettabilità delle non conformità durante la fase di produzione e di analizzare in dettaglio eventuali malfunzionamenti.
Analisi del sistema 1D
Nel settore energetico, i sistemi di raffreddamento sono di primaria importanza. Questi sistemi devono essere robusti e in grado di svolgere le loro funzioni anche in caso di incidente. Le analisi dei sistemi 1D possono essere utilizzate per stimare le prestazioni di questi sistemi e per verificare che le funzioni siano correttamente garantite in caso di guasto, utilizzando sistemi di controllo implementati direttamente nella simulazione.
Perdite in una turbina a gas (CFD)
La simulazione consente di prendere in considerazione molti tipi di guasti. Le perdite in un componente possono avere conseguenze disastrose se l’area non è classificata correttamente. Ad esempio, una perdita di metano in una turbina a gas può comportare rischi di esplosione se l’area non è adeguatamente ventilata e la classificazione dell’area non è in linea con i rischi connessi. La simulazione consente di stimare la ventilazione necessaria e la classificazione intrinseca, tenendo conto dei complessi effetti fisici associati a una perdita (flusso supersonico, accumulo di gas, ecc.).
Componenti
L’industria energetica richiede un gran numero di componenti la cui robustezza deve essere dimostrata. Pompe, valvole e persino telai devono essere sufficientemente robusti da resistere a condizioni normali, degradate e persino accidentali. La simulazione (meccanica, CFD, FSI, EMC, ecc.) consente di analizzare in dettaglio un’ampia gamma di parametri: dagli effetti del dondolio nei serbatoi al creep dei componenti dovuto alle alte temperature, senza dimenticare le sollecitazioni delle viti, ecc.
Post-elaborazione secondo gli standard
Per semplificare il processo di verifica e garantire la sicurezza dell’operatore, sono stati introdotti standard basati sul feedback (RCC-M, EN 13445, ecc.). La simulazione consente di verificare l’integrità di questi componenti seguendo metodologie di calcolo e post-elaborazione basate su standard. I team DAES hanno sviluppato un’applicazione ANSYS che semplifica e ottimizza la post-elaborazione dei dati secondo RCC-M. Le versioni per RCC-MRx e ASME sono attualmente in fase di sviluppo e saranno presto disponibili per il noleggio o l’acquisto.
Innovare per il futuro: la simulazione digitale guida l’innovazione!
Per Cleantech (o Clean Technology) si intendono tutte le tecnologie pulite o verdi che mirano a ridurre l’impatto ambientale delle attività umane, migliorando al contempo l’efficienza e la produttività.
Le tecnologie cleantech coprono un’ampia gamma di settori, tra cui le energie rinnovabili (solare, eolica, idroelettrica, geotermica), la gestione dei rifiuti, il trattamento delle acque, la mobilità sostenibile, i materiali eco-compatibili, gli edifici intelligenti, la produzione e la distribuzione di energia pulita, ecc.
L’obiettivo principale di Cleantech è fornire soluzioni sostenibili che riducano le emissioni di gas serra e conservino le risorse naturali, creando al contempo nuove opportunità economiche per le imprese e migliorando la qualità della vita delle persone.
È naturale che DAES vi sostenga in questi progetti.
Progettazione e ottimizzazione del prodotto
Le aziende del settore cleantech possono utilizzare la simulazione meccanica numerica per progettare e ottimizzare prodotti come turbine eoliche, pannelli solari, turbine idroelettriche, pompe di calore e così via. Questo riduce i costi di sviluppo e migliora l’efficienza e la durata del prodotto.
Simulazione di materiali e prestazioni
Le aziende del settore cleantech possono utilizzare la simulazione meccanica numerica per simulare le prestazioni dei materiali utilizzati nella produzione dei loro prodotti, nonché le prestazioni complessive dei loro prodotti. In questo modo è possibile testare materiali alternativi e più resistenti e progettare prodotti più efficienti e performanti.
Analisi dei rischi e della sostenibilità
La simulazione meccanica numerica può essere utilizzata per valutare i rischi e la sostenibilità dei prodotti Cleantech durante il loro ciclo di vita, dalla produzione alla fine del ciclo di vita. Ciò consente di identificare i rischi potenziali e di adottare misure per ridurre al minimo l’impatto ambientale dei prodotti.
Pianificazione e ottimizzazione dei processi
La simulazione digitale può essere utilizzata per pianificare e ottimizzare i processi di produzione e distribuzione dei prodotti Cleantech. In questo modo si ottimizza l’uso delle risorse e si riducono le emissioni di gas serra, migliorando al contempo la redditività.
Meccanismi delle turbine eoliche
Le turbine eoliche e i vari componenti dei loro meccanismi sono soggetti a notevoli sollecitazioni. Oltre a resistere ai carichi associati alle condizioni atmosferiche, alle condizioni di trasporto, al meccanismo stesso (cuscinetti, ecc.) e ad altri fattori, queste parti, difficilmente sostituibili, devono sopravvivere per lunghi periodi e quindi resistere alla fatica. La simulazione ci permette di stimare l’impatto di questi carichi (standardizzati o meno) sulla durata di vita di questi componenti e sulla loro robustezza.
Analisi delle pale delle turbine eoliche
Le turbine eoliche sono sinonimo di pale. Questi grandi componenti, direttamente esposti al vento, richiedono rigidità e resistenza alla flessione. Le analisi agli elementi finiti, utilizzando analisi modali e calcoli accoppiati FSI (interazione fluido-struttura), possono essere utilizzate per verificare questi requisiti e la loro resistenza anche ai venti più forti. Le leggi sui materiali disponibili consentono inoltre di prevedere tutte le modalità di rottura che potrebbero verificarsi nel composito.
Impatto ambientale di una turbina eolica
La simulazione ci permette di prevedere l’impatto ambientale di un parco eolico. Quando il vento attraversa un campo di questo tipo, la struttura del flusso viene alterata e ciò può avere un impatto sulla flora circostante. Un calcolo CFD può essere utilizzato per anticipare le variazioni di questo flusso.
Allo stesso modo, analizzando le pressioni risultanti, è possibile stimare l’acustica di queste macchine e valutare l’impatto sui residenti locali.
Analisi del sistema di un impianto di desalinizzazione
Un impianto di desalinizzazione è costituito da un circuito in cui la pressione è di primaria importanza. Un’analisi 1D del sistema mostra l’evoluzione dei vari parametri (pressione, portata, concentrazione di sale) nei loop lungo il percorso, nonché nel tempo in caso di avvio o arresto della pompa.
Analisi CFD dei componenti di un impianto di desalinizzazione
Per separare l’acqua di mare in salamoia e acqua pura, l’acqua passa attraverso filtri o membrane (a seconda della tecnologia utilizzata). Le analisi CFD possono essere utilizzate per stimare le prestazioni di questi filtri e sostituirli con modelli equivalenti in modelli più globali o in analisi 1D.
