I dispositivi per il risparmio energetico delle eliche migliorano effettivamente l’efficienza operativa delle apparecchiature?​

Come funzionano in teoria i dispositivi di risparmio energetico delle eliche per migliorare l'efficienza? ​

Dispositivi di risparmio energetico dell'elica sono disponibili in varie forme, ciascuna con il proprio meccanismo volto ad aumentare l'efficienza operativa delle apparecchiature. Ad esempio, alcuni dispositivi sono progettati per ottimizzare il flusso dell'acqua (o dell'aria, a seconda dell'applicazione) attorno all'elica. Prendiamo il caso delle alette del coprimozzo. Si tratta di piccole alette installate sulla superficie del coprimozzo dell'elica. Mentre l'elica ruota, le alette del coprimozzo lavorano per assorbire l'energia rotazionale nella scia dell'elica. Generano una coppia positiva, eliminando o indebolendo contemporaneamente il vortice del mozzo. Ciò non solo riduce la resistenza causata dal vortice del mozzo, ma aiuta anche a razionalizzare il flusso dell'acqua, migliorando così l'efficienza dell'elica.​

Un altro esempio sono i condotti idrodinamici delle navi. Questi condotti, come il Becker Mewis Duct®, sono progettati per raddrizzare e accelerare la scia dello scafo quando entra nell'elica. Così facendo, producono una netta spinta in avanti. La scia migliorata dietro il condotto riduce significativamente il vortice del mozzo, portando a una migliore spinta e afflusso al timone. Le alette integrate in tali condotti hanno anche un effetto simile allo statore, generando una pre-turbolenza in senso contrario alla direzione di funzionamento dell'elica, che recupera l'energia rotazionale dalla scia.​

Questi dispositivi aumentano davvero l’efficienza nelle applicazioni marine?​

Nel settore nautico, l’impatto dei dispositivi di risparmio energetico delle eliche sull’efficienza è un argomento di grande interesse. Consideriamo l'esperienza delle navi di grandi dimensioni. Quando si tratta di petroliere di grandi dimensioni, alcuni hanno sperimentato l'installazione di rivestimenti speciali sulle eliche. Ad esempio, un team dell’Accademia cinese delle scienze ha sviluppato un materiale bionico flessibile che riduce la resistenza aerodinamica e che imita le caratteristiche della pelle dei delfini. Quando questo materiale è stato applicato alla superficie dell'elica di una nave da carico di greggio molto grande (VLCC) da 300.000 tonnellate, i risultati sono stati notevoli. I dati reali sul consumo di carburante della nave hanno mostrato una diminuzione di circa il 2%. Durante il ciclo di vita del materiale di 2,5 anni, è stato ottenuto un risparmio energetico medio di circa l'1,5%. Ciò indica che nel contesto del trasporto marittimo su larga scala, tali dispositivi di risparmio energetico possono effettivamente contribuire a migliorare l’efficienza operativa.​

Tuttavia, la situazione può variare a seconda del tipo di nave. Le navi più piccole, come i pescherecci o i traghetti ad alta velocità, hanno condizioni operative diverse. I pescherecci spesso operano in un ambiente più complesso e variabile, con frequenti cambiamenti di velocità e carico. I traghetti ad alta velocità richiedono propulsione ad alta velocità e manovrabilità rapida. Per questo tipo di imbarcazioni gli stessi dispositivi di risparmio energetico funzionano ancora con la stessa efficacia? Alcuni pescatori che hanno installato dispositivi di risparmio energetico sulle loro barche riferiscono che, mentre i dispositivi sembrano avere un effetto positivo durante la navigazione a bassa velocità, quando la barca deve accelerare per raggiungere rapidamente le zone di pesca, i miglioramenti in termini di efficienza sono meno evidenti. Ciò solleva interrogativi sull’adattabilità dei dispositivi di risparmio energetico ai diversi scenari operativi marini.​

Che dire della loro efficienza: potenziamento degli effetti nelle applicazioni industriali?​

I dispositivi simili ad eliche sono ampiamente utilizzati anche in ambienti industriali, come nei serbatoi di miscelazione su larga scala negli impianti chimici o nei sistemi di ventilazione negli edifici industriali. Nel processo di miscelazione di un impianto chimico, vengono utilizzate eliche di grandi dimensioni per mescolare varie sostanze. L'installazione di dispositivi di risparmio energetico mira a migliorare l'efficienza della miscelazione riducendo al contempo il consumo energetico. Alcuni dispositivi di risparmio energetico, come le guide pre-swirl appositamente progettate, sono installati davanti alle eliche nei serbatoi di miscelazione. Queste guide hanno lo scopo di ottimizzare il flusso delle sostanze da miscelare, consentendo all'elica di funzionare in modo più efficiente. Ma in pratica funziona davvero?

In alcuni casi, la natura complessa delle sostanze da miscelare, come i liquidi ad alta viscosità o quelli con miscele solido-liquido, può rappresentare una sfida. I dispositivi di risparmio energetico devono essere attentamente calibrati sulle proprietà specifiche delle sostanze e sui parametri operativi dell'elica. In un sistema di ventilazione di un edificio industriale, le eliche hanno il compito di spostare grandi volumi d'aria. I dispositivi di risparmio energetico, come i diffusori dal design aerodinamico installati attorno all'elica, hanno lo scopo di migliorare la distribuzione del flusso d'aria e ridurre la resistenza che l'elica deve superare. Ma con i continui cambiamenti nei requisiti di volume d'aria dovuti ai diversi orari di lavoro e alle condizioni ambientali nell'edificio, questi dispositivi mantengono la loro efficienza, migliorando le capacità?​

Ci sono fattori che possono ostacolare l'efficienza - miglioramento di questi dispositivi?​

Esistono diversi fattori che potrebbero potenzialmente impedire la capacità dei dispositivi di risparmio energetico dell'elica di migliorare l'efficienza operativa delle apparecchiature. Un fattore significativo è la compatibilità tra il dispositivo e l'apparecchiatura stessa. Se il dispositivo di risparmio energetico non è progettato o installato correttamente per adattarsi alle caratteristiche specifiche dell'elica, come dimensioni, velocità di rotazione e tipo di fluido con cui funziona (acqua, aria o altre sostanze), potrebbe non funzionare come previsto. Ad esempio, se un dispositivo di risparmio energetico progettato per un'elica di grande diametro e a rotazione lenta viene installato su un'elica di piccolo diametro ad alta velocità, potrebbe effettivamente aumentare la resistenza e ridurre l'efficienza complessiva.​

Un altro fattore è la manutenzione e la manutenzione del dispositivo di risparmio energetico. Con il passare del tempo, questi dispositivi possono accumulare sporco, corrosione (nel caso di applicazioni marine o industriali con sostanze corrosive) o usura meccanica. Ad esempio, in un ambiente marino, i cirripedi e altri organismi marini possono attaccarsi alla superficie di un dispositivo di risparmio energetico dell'elica, alterandone le proprietà idrodinamiche. Se non vengono puliti e mantenuti regolarmente, ciò può portare a una diminuzione dell'efficienza del dispositivo, aumentandone le capacità. Nelle applicazioni industriali, l'usura delle parti mobili del dispositivo di risparmio energetico, come le alette di un sistema di alette del coprimozzo, può influire sulla sua capacità di funzionare correttamente e quindi ostacolare il miglioramento dell'efficienza complessiva dell'elica.​