GIUGNO 2013
AUTOMAZIONE OGGI 364
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D
a alcuni anni il tema del risparmio energetico
ha assunto un’importanza crescente. Ciò è ab-
bastanza ovvio, se si pensa che l’aumento della
popolazione mondiale e l’impetuoso sviluppo
di alcuni Paesi ha imposto di ripensare all’intero
modello economico, coniugandolo nell’ottica della sostenibi-
lità. Secondo alcune previsioni, il fabbisogno di energia a livello
mondiale raddoppierà nel periodo dal 2010 al 2035, cioè in soli
25 anni. È pertanto di fondamentale importanza ridurre gli spre-
chi ad ogni livello: se rivolgiamo la nostra attenzione al settore
industriale, notevoli risparmi di energia possono essere ottenuti
utilizzando concetti e strumenti forniti dalla meccatronica. La
parola ‘meccatronica’ inizialmente designava semplicemente
la combinazione di meccanica ed elettronica all’interno di mac-
chine, in cui l’elettronica viene impiegata per il controllo del
movimento di sistemi meccanici. In seguito, questo concetto
di ibridazione si estese dal prodotto alle intere fasi di progetta-
zione e di produzione: l’approcciomeccatronico prevede infatti
che tali fasi siano svolte in maniera sinergica e contemporanea,
basandosi sull’interazione tra persone con competenze diffe-
renti (meccanica, elettronica, informatica, controllo), anziché
secondo uno schema sequenziale a ‘compartimenti stagni’.
Come risulta anche dalla figura 2, un principio fondamentale
dell’approccio meccatronico, che si rivela di grande utilità
nella progettazione orientata all’efficienza, è quello della vir-
tualizzazione della fase progettuale, con particolare riguardo
alla concezione e allo sviluppo del prototipo. La costruzione
di un prototipo virtuale, in luogo di quello fisico, consente in-
fatti notevoli risparmi in termini di tempi e costi. Ovviamente,
la costruzione di un prototipo virtuale si basa sulla capacità
dei progettisti di creare un modello del prodotto (o sistema)
oggetto della progettazione. Per tale motivo caratteristica
fondamentale dell’approccio meccatronico è quella di essere
model-based.
L’approccio meccatronico
Vediamo ora come la meccatronica, in virtù del suo approccio
sistemico, può essere utilizzata per il raggiungimento di obiet-
tivi di efficienza energetica. Il primo passo da compiere consiste
nella rappresentazione dei flussi energetici del sistema com-
plessivo.
È conveniente, a questo scopo, utilizzare uno schema a bloc-
chi che metta in evidenza le caratteristiche energetiche di ogni
singolo elemento del sistema. Il parametro fondamentale di
efficienza è il rendimento
d
, definito come il rapporto tra la po-
tenza uscente dal componente e la potenza entrante:
La potenza persa da ogni componente è pertanto (1 -
d
) volte
la potenza in ingresso:
P_ persa = (1 -
d
) P_in
Si consideri ora, come esempio, la figura 3, in cui è rappresen-
tato un sistema produttivo composto da: un motore, una tra-
smissione e un utilizzatore, aventi rendimento rispettivamente
d
1,
d
2,
d
3.
Il rendimento complessivo del sistema è dato dal prodotto dei
rendimenti dei singoli componenti:
d
tot
=
d
1
x
d
2
x
d
3
Progettazione
meccatronica e
risparmio energetico
Nella progettazione industriale è possibile risparmiare energia
utilizzando concetti e strumenti forniti dalla meccatronica
AO
Tutorial
P _ out
d
=
P _ out
Fonte: http://www.meccatronica-world.it
di
Alessandro Gasparetto*
