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Archivio annuale2017

Cosa abbiamo realizzato?

Durante le ore di alternanza scuola-lavoro, abbiamo avviato un progetto riguardante il riciclaggio. In esso abbiamo dato nuova vita ad oggetti salvandoli dalla discarica. In questo modo abbiamo realizzato delle fioriere da degli pneumatici, delle lampade con dei tappi di bottiglia, degli orologi da delle padelle, un giardino verticale con dei tubi di scarico dell’acqua e una lampada da un cestello di una lavatrice. Noi ragazzi ci siamo divertiti molto nello sperimentare le nostre abilità tecniche nell’utilizzo di utensili nuovi come il trapano, la sega e la colla a caldo, nel collaborare con i nostri compagni, nel progettare gli oggetti e nel fronteggiare gli imprevisti nell’attuazione di esso.

 

La 3ª E nell’a.s. 2016-17

La domotica

Impariamo il “rischio”

I dati relativi ai terremoti del 20° secolo ci informano che in Italia ci sono state più di 150.000 vittime, i danni sono pari a 120 miliardi di euro e che per tornare alla normalità si è speso 2,4 miliardi per anno.

 

DEFINIZIONE DI RISCHIO

Il rischio è la sommatoria dell’unione della pericolosità, ovvero la probabilità che si verifichi un evento catastrofico, della vulnerabilità, cioè della propensione ai danni, e del valore esposto o stima dei danni.

Per ridurre il rischio bisogna quindi ridurre la vulnerabilità investendo in prevenzione.

La stabilità degli edifici dipende da una serie di fattori:

  • RIGIDEZZA, ovvero il rapporto costante tra la forza applicata e la variazione della lunghezza del materiale. Essa è espressa da una costante elastica k che varia in base al materiale.
  • VISCOSITA’ e DUTTILITA’, la proprietà di alcuni materiali che per effetto di forze di trazione possono esser ridotti facilmente in fili sottilissimi.
  • RISONANZA, quando la lunghezza d’onda del sisma approccia l’oscillazione dell’edificio

 

Per questo l’uomo ha congeniato una serie di tecniche edilizie che consentono di affrontare facilmente i terremoti come il cemento armato.

Il cemento armato è costituito da calcestruzzo, altamente resistente a compressione e da barre di ferro altamente resistenti alla deformazione, ma in caso di una risonanza del terreno non adeguata rischiano ugualmente il crollo.

Un altro sistema è la controventatura o struttura di rinforzo a x, molto utilizzata in Cile dove le strutture portanti sono in acciaio e i terremoti ad elevato rilascio energetico sono frequenti.

Infine, ci sono gli isolatori sismici, che abbiamo visionato durante l’incontro con l’Ingegnere Restaino e abbiamo visto messi in funzione nel cantiere ASTOR. Attualmente essi sono i migliori sistemi che consentono di affrontare anche il problema della risonanza che non sempre il cemento armato riesce a sopperire.

Nelle palazzine costruite dall’ASTOR, denominate Giotto, sono montati due tipi di isolatori, quelli elastomerici e quelli a scorrimento.

Il primo, in gomma naturale o in gomma sintetica, è formato da un’alternanza di strati di lamierini di acciaio e elastomero, resi solidi da processi di vulcanizzazione a caldo.

I secondi, in acciaio-teflon, scorrono su superfici piane ad attrito radente con o senza lubrificazione; questi isolatori necessitano di un sistema elastico di ricentramento dopo il sisma e possono essere associati ad isolatori elastici elastomerici che assolvono tale funzione.

Investire con queste innovativi dispositivi in zone sismiche è fondamentale anche se i costi sono molto elevati, ma la vita non ha prezzo!

I campi fotovoltaici

ARCHITETTURA INNOVATIVA, IL PONTE MUSMECI

Sergio Musmeci (Roma, 1926 – Roma5 marzo 1981) è stato un ingegnere italiano, molto noto per le sue realizzazioni in ambito strutturistico. Studiò all’Università “La Sapienza” di Roma, dove si laureò in Ingegneria Civile nel 1948, e in Ingegneria Aeronautica nel 1953. Iniziò la propria attività professionale negli studi di Riccardo Morandi e Pier Luigi Nervi. Nel 1953 iniziò la collaborazione con l’architetto Zenaide Zanini, poi divenuta sua moglie. Sempre alla Sapienza, nel 1956 fu docente incaricato di Meccanica Razionale nella Facoltà di Ingegneria e nel 1969 tenne l’insegnamento di “Ponti e Grandi Strutture” nella Facoltà di Architettura. Come progettista, vinse nel 1970 uno dei sei primi premi ex aequo al concorso internazionale di architettura indetto dall’ANAS per il ponte sullo stretto di Messina, in cui egli propose una struttura sospesa a luce unica, con una campata di 3.000 m, sostenuta da piloni alti 600 m, con un originalissimo sistema spaziale di sospensione per irrigidire la struttura sia sul piano verticale, per consentire anche il traffico ferroviario, sia su quello orizzontale, per resistere alle spinte del vento ed evitare i rischi di di deragliamento dei treni in risposta a eccessive deformazioni (il plastico in scala del progetto è conservato al MAXXI di Roma). All’inizio degli anni settanta del XX secolo  realizzò il Ponte sul Basento, a Potenza, in cui concretizzò le sue teorie sul minimo strutturale; la costruzione risulta essere una delle sue opere più importanti, che lo ha reso famoso poichè ha preso il nome di PONTE MUSMECI. Sergio Musmeci fu un artista che studiò le strutture analizzando le figure naturali che riuscivano a reggersi in piedi senza nessun sostegno, prese spunto dal comportamento di alcuni corpi e dalle forme che formavano, costruendo cosi il ponte. Il ponte è stato costruito senza fare uso di elementi prefabbricati, ma direttamente con gettate di calcestruzzo. L’Impresa esecutrice è stata la Edilstrade Forlì – Castrocaro.

Gli oggetti naturali, data la straordinaria stratificazione di significati che recano, si prestano egregiamente a indagini, come questa, di carattere interdisciplinare. La spontanea bellezza delle forme naturali, inoltre, è un traguardo cui tendere; tale bellezza nasce da un’intima relazione tra forma, materiali e funzioni dove ogni spessore, ogni colore appaiono necessari, una sobrietà fatta di infinite sottigliezze, ciò che i teorici del design individuano nella fondamentale categoria della coerenza formale.

L’osservazione delle forme naturali da sempre ha ispirato le scelte progettuali in architettura: dal tema classico della scala a chiocciola, declinato in innumerevoli esempi antichi e contemporanei – dalla mirabile scala del Castello di Blois attribuita a Leonardo a quelle di Gaudi per la Sagrada familia  fino al recente Museo di Pei a Berlino – a legami più sottili e profondi tra forma architettonica e principio naturale (basti pensare a tutta la tarda produzione di Gaudi fondata su un vocabolario di forme statiche spontanee implicitamente evocanti oggetti naturali). Questo tipo di ricerca, fondendosi sempre più, nel corso del novecento con la cosiddetta architettura degli ingegneri, è stata portata avanti, seppur con linguaggi e approcci molto diversi, da personaggi, in particolare da Musmeci.

Quest’ultimo, infatti, si ispirò soprattutto a figure che rappresentavano le isometriche delle ossa e i girasoli; osservando l’ampliamento del fiore, egli arrivò alla conclusione che la natura da sola crea delle forme perfette in grado di dare stabilità con un minimo di superfice.

 

 

 

“La forma può essere il mezzo con il quale risolvere un problema strutturale, si tratta certamente del mezzo più potente e, in ogni caso, dell’unico che permetta alla struttura di comunicare visivamente la propria realtà”

 

 

 

“Nella misura in cui aderisce alla propria funzione statica, può divenire pericolo di una comunicazione tra l’oggetto architettonico e la facoltà intuitiva del fruitore”

 

 

“La forma è l’incognita, non le tensioni”

 

Il ponte Musmeci a EXPO 2015

Nell’EXPO avvenuto nel 2015 a Milano, in Italia, dove ogni regione doveva rappresentarsi attraverso un oggetto che poteva meglio rappresentarla, la Basilicata scelse come proprio oggetto il ponte Musmeci, per il suo rapporto con il fiume e il paesaggio urbano. Ci sono voluti diversi anni per progettare e realizzare il viadotto e  per chi lavorò al cantiere si trattò di un’impresa di innovazione.

Negli anni è stato visitato da matematici, architetti e ingegneri da ogni parte del mondo. Niente, però, lo spiega meglio dello stupore del cittadino che lo attraversa nella sua pancia : consente di percorrere le membrane sottilissime del viadotto, al di sotto della strada e sopra l’acqua.

Pompa di calore

La pompa di calore è una macchina termica in grado di trasferire energia termica da una sorgente a temperatura più bassa a una sorgente a temperatura più alta, utilizzando differenti forme di energia, generalmente elettrica.

Il funzionamento delle pompe di calore è uguale al funzionamento di un frigorifero. Con la differenza che il ciclo frigorifero è invertito. Il principio è semplice: da una sorgente di calore naturale (geotermia, acqua, aria) viene assorbita energia termica per utilizzarla per il riscaldamento. Un sistema di riscaldamento a pompa di calore è composto sempre da tre elementi: impianto lato fonte energetica, pompa di calore, impianto di distribuzione e accumulatore.

Principio di funzionamento di una pompa di calore:

1: Un fluido termovettore trasporta l’energia termica

Il fluido termovettore circola all’interno di un circuito chiuso ed ha il compito di trasportare e trasmettere l’energia termica.

Ci si chiede da dove derivi il guadagno energetico così tipico per le pompe di calore? – La risposta è semplice: dall’evaporatore!

2: Il fluido termovettore evapora nell’evaporatore

Il nome evaporatore deriva dal fatto che il fluido refrigerante liquido va in ebollizione, in altre parole evapora al suo interno a temperature molto basse e nel frattempo assorbe energia dall’ambiente.

Il fluido refrigerante quindi è in uno stato gassoso.

3: Sotto pressione il gas si riscalda

A questo punto il fluido refrigerante viene compresso nel compressore e ne diminuisce il volume. Durante questo processo aumenta la pressione e di conseguenza la temperatura del fluido refrigerante. Il fluido refrigerante caldo circola al condensatore.

Questo è uno scambiatore nel quale l’energia assorbita dall’ambiente viene trasmessa al sistema di riscaldamento.

4: Il fluido refrigerante si raffredda e assorbe nuovamente energia termica

Nel processo di raffreddamento il fluido termovettore passa allo stato liquido. Mediante la valvola di espansione viene diminuita la pressione e il fluido assorbe nuovamente energia termica dall’ambiente.

Il ciclo quindi riprende da capo.

Vantaggi

Il primo vantaggio è senza dubbio il rendimento energetico, che come detto è elevato. Ciò rende la pompa di calore geotermica conveniente sul piano economico anche a fronte di un maggiore costo del gas rispetto all’elettricità. I benefici economici della pompa di calore sono tanto maggiori quanto più sono costosi ed energivori gli impianti da sostituire (quelli a combustibili fossili come gasolio e GPL per esempio).

Un impianto geotermico ben progettato e installato nelle condizioni corrette consente di risparmiare in bolletta circa il 40% della spesa totale per i consumi energetici (sempre che l’impianto sia dotato di un contatore separato). L’abbinamento della pompa di calore a un impianto di riscaldamento e raffrescamento radiante garantisce un risparmio energetico dal 40% al 70% rispetto ai sistemi tradizionali. Dal punto di vista ambientale, invece, la pompa di calore con funzione di riscaldamento incrementa l’utilizzo di energia rinnovabile e in questo modo riduce le emissioni climalteranti.

All’utilizzatore di una pompa di calore è garantito un comfort almeno pari a quello dei classici sistemi a combustione, oltre a un risparmio economico ed energetico senza precedenti e un’abitazione più moderna ed ecosostenibile.

 

Chi costruisce appartamenti o case dovrebbe tenere in considerazione il fatto che una pompa di calore, consumando meno energia di un sistema tradizionale, consente automaticamente di migliorare la classe energetica degli edifici, aprendo la strada a una rivalutazione degli immobili e a un accesso privilegiato a incentivi locali o nazionali in un’ottica ecosostenibile di impatto zero.

 

Gli installatori di pompe di calore, infine, possono finalmente realizzare un impianto unico per il riscaldamento, il raffreddamento e la produzione di acqua calda a uso sanitario, offrendo in tal modo un comfort maggiore e costi di esercizio molto più contenuti.

Inoltre, andrebbe da tutti tenuto in grande considerazione l’obiettivo che la comunità europea si è posta: arrivare entro il 2020 a ridurre i consumi di energia e di emissioni di CO2 del 20% sostituendoli con energia completamente rinnovabile e pulita.

In tal senso, le pompe di calore potranno dare sicuramente il loro contributo, in quanto fonti termiche rinnovabili, dotate di un’efficienza energetica pari al 60% rispetto ai classici sistemi a combustione e prive di emissioni di CO2 nel luogo in cui vengono installate.

Dove possibile, è sempre consigliabile l’installazione di un sistema a pompa di calore per sostituire il riscaldamento tradizionale; in questo modo è possibile eliminare la combustione e ottenere uno standard di sicurezza maggiore, in quando non saranno più necessari allacciamenti a linee del gas o allestimenti di serbatoi finalizzati all’accumulo di combustibile come GPL o gasolio, ma un semplice allacciamento alla linea elettrica.

Una pompa di calore è in definitiva facile da installare e per questo rappresenta una soluzione ideale anche nel corso di ristrutturazioni di case o appartamenti; in questi casi infatti i problemi legati alla disponibilità di spazio o altri vincoli strutturali (evidenti soprattutto nei centri storici) possono essere più facilmente risolti.

Riassumendo, i due principali vantaggi legati ai sistemi di riscaldamento a pompa di calore sono:

FLESSIBILITA’

Una pompa di calore è un sistema di riscaldamento davvero flessibile, in grado di adattarsi di volta in volta alle singole esigenze.

CONVENIENZA

Una pompa di calore è caratterizzata da una resa energetica elevata; grazie a essa è in grado di presentare minori costi di esercizio rispetto ai sistemi di riscaldamento classici (come impianti autonomi, stufe elettriche, stufe a gas, stufe a pellet, ecc.); inoltre, una pompa di calore può essere comodamente installata sia in abitazioni di nuova costruzione che in abitazioni già esistenti o da ristrutturare.

Volendo approfondire, un chiaro indicatore della convenienza di una pompa di calore rispetto a un sistema classico è il cosiddetto Tempo di Ritorno Attualizzato (TRA), ovvero il tempo necessario a eguagliare i risparmi (che derivano dai conseguenti bassi costi di gestione di una pompa di calore) e il sovraprezzo iniziale.

PROGETTO “INVENTIAMO UNA BANCONOTA”

Risorse scarse, risorse preziose, risorse da condividere.

La Banca d’Italia è tradizionalmente impegnata a innalzare l’alfabetizzazione finanziaria in Italia, anche attraverso il coinvolgimento dei cittadini in specifiche iniziative didattiche di avvicinamento alle proprie funzioni.

La nostra classe ha partecipato al concorso della banca d’Italia “inventiamo una banconota”.

Bisognava realizzare una banconota seguendo dei temi, il tema scelto per questa banconota è stato: risorse scarse, risorse preziose, risorse da condividere.

La banconota ha come elemento figurativo una cascata che sta ad indicare la preziosità dell’acqua, infatti, l’acqua è un bene che ci è stato donato dalla natura, e noi non ne possiamo fare a meno. I tre bicchieri di acqua, uno pieno, uno a metà e uno vuoto, stanno a dimostrare che l’acqua non dura per sempre, come tutte le cose d’altronde, quindi bisogna prendersene cura ed usarla nella giusta misura. Infine, la fontana sta ad indicare come l’uomo è riuscito a condividere, a far arrivare a tutti questa preziosissima risorsa. Il simbolo, inoltre, indica come l’acqua sia alla base di tutto, persino del mondo e della nostra esistenza.

ENERGIA SOLARE

Cos’è

Il Sole è la fonte dell’energia solare prodotta sfruttando in maniera diretta i raggi che arrivano sulla Terra.

Origine dell’energia solare

Il sole, grande sfera di gas incandescente,ha una superficie molto più calda di quella della Terra e per questo è simile ad un’enorme  centrale termica.

L’energia solare nasce dall’ unione di piccolissime particelle elementari,chiamate protoni,che costituiscono la maggior parte della massa del sole. I protoni,in continuo movimento a causa delle alte temperature a cui sono sottoposti, si scontrano tra loro producendo l’elio, un gas leggero e molta energia. Una parte di essa si trasforma in energia luminosa e viene trasmessa nello spazio,ma solo una piccola quantità di essa arriva a noi.

Come viene sfruttata

La natura intermittente della radiazione solare come fonte di energia rende indispensabile l’uso di dispositivi di accumulazione dell’energia prodotta durante le ore e i periodi favorevoli. L’energia dei raggi solari può essere utilizzata per produrre energia elettrica, per mezzo di cellule fotovoltaiche, o per produrre calore, per mezzo di pannelli solari.

Origine dell’energia solare

Il sole, grande sfera di gas incandescente,ha una superficie molto più calda di quella della Terra e per questo è simile ad un’enorme  centrale termica.

L’energia solare nasce dall’ unione di piccolissime particelle elementari,chiamate protoni,che costituiscono la maggior parte della massa del sole. I protoni,in continuo movimento a causa delle alte temperature a cui sono sottoposti, si scontrano tra loro producendo l’elio, un gas leggero e molta energia. Una parte di essa si trasforma in energia luminosa e viene trasmessa nello spazio,ma solo una piccola quantità di essa arriva a noi.

Come viene sfruttata

La natura intermittente della radiazione solare come fonte di energia rende indispensabile l’uso di dispositivi di accumulazione dell’energia prodotta durante le ore e i periodi favorevoli. L’energia dei raggi solari può essere utilizzata per produrre energia elettrica, per mezzo di cellule fotovoltaiche, o per produrre calore, per mezzo di pannelli solari.

Le celle fotovoltaiche

Le celle fotovoltaiche sono lamine di silicio molto sottili che, colpite dai raggi solari, producono energia elettrica che può essere direttamente utilizzata.

Fino ad oggi, esse possono essere utilizzate solo per alimentare piccoli apparecchi, poiché non hanno un grande rendimento.

I pannelli solari

I pannelli fotovoltaici sono costituiti da una specie di scatola, con una lastra di vetro posizionata sulla superficie anteriore e una lastra nera posizionata su quella inferiore. Tra le due lastre c’è una serpentina in cui circola, nella maggior parte dei casi, acqua e solo in pochi, aria. Il vetro lascia filtrare la luce; questa, poi, viene catturata e trasformata in calore dalla superficie nera. Il calore non può uscire dal vetro così riscalda l’acqua che circola nella serpentina e poi viene immessa in un impianto di riscaldamento. Il costo di un impianto del genere è abbastanza elevato: servono molti pannelli per riscaldare acqua a sufficienza; inoltre, i pannelli funzionano bene solo in zone molto soleggiate.

Impatto ambientale

L’energia solare,come tutte le altre fonti rinnovabili, è un’energia pulita, poiché il suo impiego si integra perfettamente nei cicli naturali. Nonostante alcuni effetti ambientali siano ben visibili, essa non produce delle emissioni inquinanti e non altera gli equilibri ambientali della nostra Terra.

 

Il Bel Paese e il Fotovoltaico

Usi e finalità delle tecnologie di sfruttamento dell’energia solare

Uno dei nostri compiti principali è inglobare le risorse alternative con lo scopo di salvaguardare il nostro pianeta per le generazioni a venire. L’ energia solare è anche un’alternativa per ridurre il costo dell’energia elettrica ed è una buona risorsa perché può essere utilizzata in vari modi.

Nel corso della storia sono state sviluppate diverse tecniche per l’utilizzo dell’energia solare, per esempio per la cottura dei cibi, la fusione dei metalli e persino per usi bellici (basti pensare agli specchi ustori di Archimede). Tuttavia, in era moderna, ha prevalso l’uso dei combustibili fossili (gas, petrolio, carbone), che non sono altro che energia solare accumulata dagli organismi viventi in milioni di anni e pronta per l’uso in qualsiasi momento.

La consapevolezza della relativa scarsità dei combustibili fossili e la sensibilità nei confronti dei loro effetti sul clima e sull’ambiente, nonché un adeguato sviluppo tecnologico, hanno indotto a ricercare usi della radiazione solare per sostituire, almeno in parte, a fini energetici, i combustibili fossili.

Una prima classificazione può seguire il criterio degli usi tecnologici delle radiazioni solari, ossia delle finalità che perseguono.

Possiamo così avere:

  • il solare termico, che comprende le tecnologie per ottenere calore a bassa e media temperatura per la produzione di acqua calda sanitaria, per la climatizzazione estiva e invernale degli ambienti, per la cottura (forni solari), per i trattamenti dell’acqua (dissalazione) e per alcuni processi industriali (essiccazione, maturazione ecc.);
  • il solare di potenza, le cui tecnologie sono finalizzate alla produzione di energia elettrica in modo diretto (fotovoltaico, termoelettrico a effetto Seebeck) o mediante la raccolta di calore ad alta temperatura e la sua conversione con cicli termodinamici (Rankine, Stirling).
  • la chimica solare, che comprende diverse tecnologie per l’utilizzazione dell’energia solare come forza motrice per reazioni chimiche finalizzate alla produzione di combustibili, trattamenti di depurazione o altre lavorazioni industriali.

Infine, si può citare lo sfruttamento del solare passivo e della luce naturale con tecnologie legate all’architettura che, a partire dalle prime esperienze umane (si pensi agli Igloo o alle capanne africane con tetti di foglie di banano), si sono fatte sempre più sofisticate.

Italia: prima al mondo per l’uso di energia solare, ora copre l’8% del fabbisogno

Il rapporto Snapshot dei Mercati di Fotovoltaico Globale spiega che la capacità produttiva mondiale del fotovoltaico nel 2015 è cresciuta di 50 GW (gigawatt), arrivando ad almeno 227 GW. La crescita maggiore è stata in Cina, con 15,3 gigawatt in più nel 2015, seguita da Giappone (11 GW), Usa (7 GW), Ue (7 GW) e India (2 GW). La regione Asia-Pacifico rappresenta da sola il 59% del mercato globale dell’energia solare. Dopo l’Italia, la Grecia e la Germania, i paesi che utilizzano di più il fotovoltaico sono il Belgio e il Giappone, (intorno al 4%) poi, la Bulgaria, la Repubblica Ceca e l’Australia (intorno al 3,5%). La Cina è solo 21esima, con solo l’1% del suo fabbisogno coperto dal sole; peggio ancora gli Usa, al 25esimo posto con meno dell’1%.

Questi dati confermano una posizione di rilievo del nostro paese nel campo dell’energia pulita. Lo sforzo principale è stato compiuto soprattutto in un periodo compreso tra il 2007 e il 2012 e le energie rinnovabili hanno avuto il massimo rendimento di produzione elettrica nel 2014 (43%) quando abbiamo avuto un primato storico nel campo della geotermia. Inoltre, all’ inizio del referendum sulle trivelle il governo ha fatto sapere che intende colmare con le rinnovabili il 50% del fabbisogno elettrico.

L’ impegno è stato applicato più sui combustibili fossili e meno sulle energie rinnovabili, che non vengono correttamente supportate. Infatti, i tagli retroattivi del governo Renzi agli incentivi e alle energie rinnovabili sono contenuti nel Decreto sulla “Competitività” e hanno contribuito ad affievolire l’interesse degli investitori in Italia lo scorso anno. Conseguenza di ciò è che l’Italia globalmente sta perdendo posizioni nella classifica che punta verso i nuovi mercati energetici, dopo aver tirato la volata nel momento più difficile, quando i costi erano più alti e le rese minori.