sabato 25 Giugno 2022

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Sistemi di sensori per condizioni ambientali proibitive: il progetto e-Harsh

Temperature e pressioni estreme stimolano l’ingegno dei ricercatori nell’ambito della sensoristica. Da questa urgenza nasce il progetto eHarsh, il cui nome deriva dall’inglese “extremely harsh”. Il termine fa riferimento agli ambienti industriali dove i sensori “convenzionali” risultano poco efficaci, a causa delle condizioni ambientali estreme.

Il valore dell’interdisciplinarità

Il progetto è condotto da un team di ricercatori che vede la partecipazione degli istituti Fraunhofer, dedicati ad ambiti distinti, ma complementari: High-Speed Dynamics, Electronic Nano Systems, Ceramic Technologies and System, Laser Technology, Microelectronic Circuits and Systems, Microstructure of Materials and System e Physical Measurement Techniques.

L’obiettivo è quello di unire le conoscenze e combinare le tecnologie per sviluppare sistemi di sensori capaci di sfidare temperature e pressioni estreme. 

Una combinazione vincente

L’involucro del sensore è realizzato in metallo, con elementi in ceramica che possono resistere a temperature fino a 500 gradi Celsius. L’elettronica interna può invece resistere a circa 300 gradi Celsius.
Tale risultato è stato ottenuto grazie all’abilità dei ricercatori di combinare i diversi componenti affinché non si separassero, nonostante le variazioni di temperatura e le diverse soglie di contrazione ed espansione. 

Dove si verificano tali condizioni proibitive? 

All’interno delle centrali elettriche, nelle turbine degli aerei e dei pozzi per sistemi geotermici. Ma anche in ambienti dove sono presenti gas o liquidi aggressivi e polveri.
In un primo momento il team si è concentrato sulle applicazioni con alte temperature e pressioni, incorporando elementi adeguati nelle turbine e nei pozzi. 

Componenti elettronici in loco

Ma il vero scoglio era includere i componenti elettronici per valutare le misure. 
Come sottolinea il coordinatore del progetto Holger Kappert, “il vantaggio di avere i componenti elettronici sul posto e di avere l’elaborazione del segnale nel sensore stesso è che migliora la qualità dei segnali del sensore”. Ciò significa, in prospettiva, poter migliorare il collegamento in rete dei dispositivi, risparmiando sullo sforzo di cablaggio.

Sull’attenti l’aviazione

Questo vantaggio risulterebbe particolarmente utile nell’aviazione. I motori degli aerei richiedono infatti accurati controlli dei flussi d’aria, delle tensioni e della potenza elettrica. Utilizzando simili sensori all’interno del motore, si potrebbe dunque misurare lo stato del motore e controllare il processo di combustione in modo più preciso. Questo aspetto contribuirà a ridurre il peso del motore, grazie anche a un utilizzo più efficiente del carburante.

La “pressione” di Industria 4.0

Come si anticipava in apertura, i sensori a cui stanno lavorando i ricercatori possono resistere anche alla pressione. Per essere precisi, fino a 200 bar, ovvero fino a quasi cento volte la pressione misurata in uno pneumatico d’auto.
Per tale ragione un possibile impiego di questi sensori sarà nelle pompe per i sistemi geotermici. Le pompe si trovano infatti in profondità e devono saper sopportare temperature e pressioni elevate.
Monitorarle in modo semplice e continuo significa aver realizzato un sistema di sensori capace di raggiungere i più ambiziosi obiettivi di Industria 4.0.

Fonte: innovationpost.it

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