STEP#21

Bentornati, la scarsità delle risorse idriche è una delle più grandi sfide che l'umanità sta affrontando e che sta divenendo sempre più urgente anche a causa dei repentini cambiamenti climatici degli ultimi anni.

La desalinizzazione dell'acqua di mare può offrire un contributo importante alla soluzione del problema. Grazie ad un uno studio guidato dai ricercatori dell'Università di Manchester si è scoperto, infatti, che una membrana di ossido di grafene è in grado di separare il sale dall'acqua.

Anche in Italia, in collaborazione con gli Stati Uniti, sono state condotte numerose ricerche con l'obbiettivo di trovare una soluzione efficace per rendere l'acqua del mare potabile.

Processo di desalinizzazione
ad osmosi inversa

Un gruppo di ingegneri del Politecnico di Torino, insieme ai colleghi del Mit di Cambridge e  dell'Università del Minnesota, si è dedicato allo studio sul processo di osmosi inversa per la dissalazione dell'acqua riscontrando che alcuni materiali porosi riescono a tenere separato il sale, facendosi attraversare dalla sola acqua in pressione.

Attualmente, dato il crescente interesse in materia, è stato esteso l'impiego delle pompe volumetriche anche a questo settore specifico di filtrazione.

Indagando nel web e, in particolare, nel sito Patents, ho trovato un brevetto, depositato l'11 maggio 2018 (nr. 102018000005264), che ha per oggetto una pompa per il filtraggio di fluidi con scambiatore a valvola rotante.

Impianto di desalinizzazione
per osmosi inversa

In questo tipo di filtrazione, l’acqua da filtrare viene inviata a circa 60 Bar verso una speciale membrana ceramica, per essere suddivisa in una corrente filtrata (permeato) e una di scarto (retentato).

Per tale motivo il dispositivo descritto nel nuovo brevetto utilizza una pompa volumetrica a doppio effetto e una seconda valvola rotante per movimentare un secondo gruppo pompante a doppio effetto che sfrutta l’energia contenuta nel retentato, operando di fatto come uno “scambiatore di pressione” tra la corrente di retentato e quella dell’acqua da filtrare.

Per le loro caratteristiche innovative i brevetti delle pompe volumetriche sono nel loro complesso in fase di trattativa per lo sfruttamento industriale da parte di un’azienda nazionale di primaria importanza anche a livello internazionale.

Di seguito si riporta il link con la scheda del brevetto.

A presto.

STEP#20

Bentornati, soffermandoci ora sui prodotti derivanti dall'azione del verbo sotto inchiesta, ho concentrato la mia attenzione sulle modalità di estrazione del gas e del petrolio e mi sono imbattuto nella tecnica del “fracking”, ossia della fratturazione idraulica, attuata sopratutto negli Stati Uniti per estrarre gas da terre argillose, e molto dibattuta sotto il profilo dell'inquinamento ambientale e del possibile aumento del rischio sismico.

Nel sottosuolo abbiamo falde acquifere da dove l'uomo recupera l'acqua attraverso i pozzi. Più in profondità possono esserci strati di roccia contenenti degli idrocarburi, quindi petrolio e gas. 

Rappresentazione grafica dell'impianto di estrazione

La tecnica del “fracking” consiste nella perforazione di pozzi che diventano orizzontali proprio in corrispondenza dei livelli di roccia contenenti gas. Il pozzo scavato ha mediamente un diametro di circa 10 cm, dopodiché nel foro si cola dell'esplosivo per creare una serie di fratture. 

In seguito vengono estese, propagate pompando una miscela di acqua e liquidi corrosivi sotto pressione e poi mantenute aperte introducendo sabbia, ghiaia, microsfere di ceramica come riempitivo permeabile. 

In questo modo viene aumentata la permeabilità e facilitata l'estrazione del gas contenuti nei pori delle rocce. A questo punto con apposite pompe il fluido, precedentemente pompato nelle rocce, viene risucchiato in superficie e stoccato in apposite vasche. La depressione causata da questo risucchio tenderà a tirar fuori anche il gas che verrà poi raccolto.

Torre di fracking

E' interessante osservare che la tecnica di migliorare la produttività di un pozzo di petrolio fratturandone le rocce risale al decennio 1860 quando in Pennsylvania, utilizzando la nitroglicerina, venne migliorata la produzione di alcuni pozzi perforati in rocce compatte. Si tratta dei primi pozzi petroliferi di cui si è trattato nel post: "STEP#14 parte 2".

La comunità ambientalista ritiene che la tecnica del “fracking”, molto diffusa negli Stati Uniti, presenti delle controindicazioni.

Tra le più rilevanti citiamo quella secondo cui la fratturazione indotta possa potenzialmente propagarsi fino alla falda acquifera sovrastante. In America sono stati registrati casi un cui dal rubinetto dell'acqua ad uso domestico fuoriusciva del gas. Inoltre il pozzo stesso potrebbe avere delle perdite di gas che potrebbe riversarsi direttamente nella falda acquifera. Alcuni studi hanno fatto emergere un aumento di rischio sismico nella zona interessata dalla trivellazione, anche se in merito non vi sono ancora evidenze scientifiche, ma sono ancora in corso gli studi.

Il dibattito sull'argomento è vivace, tanto da fare di questa tecnica il soggetto di un film: “Promised Land”.

In attesa di conoscere meglio le conseguenze ambientali legate a questa tecnica estrattiva, in Italia le autorità competenti hanno escluso l'utilizzo di tale tecnica.

Nel seguente link è possibile osservare un'animazione che dimostra in modo semplice le caratteristiche della tecnica.

A presto.

STEP#19

Buon pomeriggio, il verbo/azione che mi è stato assegnato è strettamente connesso alla disciplina scientifica della pneumatica e dell'idraulica, ma anche a quella della geologia e della geotecnica.

La geologia è la disciplina scientifica che studia la terra sotto l'aspetto della sua composizione, della sua struttura e configurazione, della sua superficie e dei processi che vi operano, cercando di giungere alla conoscenza dell’evoluzione che esso ha avuto sin dai primordi della sua formazione.

Rappresentazione grafica dei vari
strati della Terra

E' una disciplina rilevante ai fine della valutazione delle risorse idriche, per l'individuazione ed il risanamento dei problemi ambientali, per la valutazione dei rischi, per l'individuazione delle risorse del sottosuolo (quali il carbone e gli idrocarburi), per lo studio dei mutamenti climatici e dell'ambiente naturale, per la pianificazione territoriale e la realizzazione di opere pubbliche e private.

Immagine raffigurante un vulcano in eruzione

Si suddivide poi in alcune discipline specializzate tra le quali le più note sono la Vulcanologia, la Sismologia, l'Idrogeologia, oggetto di studi ed approfondimenti specie in un Paese come l'Italia esposta ad una serie di rischi specifici.

Il verbo/azione pompare è strettamente connessa allo studio della disciplina della terra laddove l'azione della macchina si svolge nel sottosuolo, talvolta a profondità importanti, come nel caso della trivellazione di pozzi, dalla quale possono derivare conseguenze rilevanti.

A presto.

STEP#18

Buongiorno a tutti, dovendo riferire un fatto di cronaca attinente al verbo/azione che mi è stato assegnato ho subito riflettuto al largo impiego delle pompe idrauliche in caso di gravi calamità naturali, quali alluvioni e incendi.

Pompiere impegnato nel
salvataggio di un koala

Ho pensato che potesse essere interessante approfondire uno dei fatti di cronaca più gravi avvenuti di recente in Australia. Eccone una breve sintesi.

Oltre 8 milioni di ettari di terra in fumo, 28 persone decedute, di cui 3 vigili del fuoco, migliaia di abitanti evacuati, oltre 3 mila abitazioni distrutte, un numero non quantificabile di animali morti e danni ambientali ed ecologici  incalcolabili in un ecosistema unica al mondo: sono i numeri delle conseguenze disastrose di uno degli incendi più gravi avvenuti di recente in Australia che hanno devastato il continente per otto medi: da luglio 2019 a febbraio 2020.

Giorgio Vacchiano, ricercatore e docente alla Statale di Milano, ha fornito una spiegazione scientifica del motivo per il quale questi roghi siano stati così difficili da arginare e spegnere.

Pompiere che usa una lancia antincendio
nelle operazioni di spegnimento

Lo scienziato ha spiegato che per estinguere un incendio è necessario eliminare il combustibile.

L'acqua e il ritardante lanciati dai mezzi aerei possono solo rallentare la combustione, ma per eliminare il combustibile servono le squadre di terra.

Incendi di chioma intensi come quelli che si sono sviluppati in Australia possono generare fiamme alte decine di metri, procedere a velocità superiori a dieci chilometri orari.

 

Motopompa per incendi
boschivi

Gli interventi di terra vengono effettuati ad opera di squadre di Vigili del Fuoco con azioni dirette da raffreddamento, volta ad arrestare o rallentare la combustione.

Il prodotto più utilizzato, per l'abbondanza, l'efficacia e il basso costo, è l'acqua. Questa, infatti, riscaldandosi ed evaporando, sottrae calore all'ambiente circostante. Ovviamente l'uso di additivi migliorano la sua efficacia.

A tal fine le squadre impiegano lance antincendio, naspi e manichette, autobotti, motopompe, atomizzatori, spesso associati agli interventi con lancio tramite aerei ed elicotteri.

Il Corpo dei Vigili del fuoco italiani utilizzano delle motopompe per incendio boschivo dotate di un'intelaiatura esterna per consentire il facile trasporto anche in luoghi difficilmente accessibili.

Presentano il vantaggio di essere leggere e consentono di erogare acqua fino ad una distanza di 240 metri. Le motopompe per incendio forestale possono lavorare ad una pressione di 30-40 bar e sono sempre dotate di un regolatore di pressione manuale.

A presto.

STEP#17

Bentornati, in questo nuovo post andremo a creare un abbecedario del verbo "pompare", ovvero assegneremo ad ogni lettera dell'alfabeto una parola che riguarda tale verbo.

A come Archimede
B come Benzina
C come Ctesibio
D come Diaframma
E come Elicopompa
F come Fluido
G come Greggio
H come Hopper
I come Idraulica
L come Liquido
M come Manuale
N come Noria
O come Olio
P come Pompieri
Q come Quota
R come Rotativa
S come Stantuffo
T come Turbomolecolare
U come Ugello
V come Vuoto
Z come Zaino

A presto.

STEP#16

Bentornati, dopo essermi impegnato in ricerche relative al verbo/azione che mi è stato assegnato penso che il personaggio che più rappresenta tale verbo possa essere Ctesibio, il celebre scienziato greco, del quale abbiamo già parlato nel post: STEP#08.

Tutti gli autori antichi concordano nel considerare Ctesibio il fondatore della pneumatica, ovvero dello studio della trasmissione di forze attraverso l'uso dell'aria compressa, cosi come ricordato da Vitruvio nelle sue opere. Non è nota l'epoca in cui visse questo famoso ingegnere greco, ma si presume nel terzo secolo a.C. ed operò in Alessandria d'Egitto.

Come si legge nel libro dal titolo “Bizzarra Mente eccentrici e stravaganti dal mondo antico alla modernità”, di Maurizio Bettini e Omar Calabrese, “il modo in cui il celebre scienziato alessandrino pervenne alle sue scoperte è degno di essere ricordato”.

Immagine raffigurante Ctesibio

“Ctesibio era figlio di un barbiere, ed era già noto tanto per la sua ingegnosità quanto per la passione che portava alla tecnica. 

Un giorno pensò di costruire uno specchio scorrevole per la bottega del padre, fatto a questo modo: una volta che lo specchio fosse stato abbassato, e lo si volesse riportare in alto, un peso nascosto avrebbe dovuto spingerlo di nuovo su mediante una corda. 

Che cosa escogitò Ctesibio? Prima di tutto fissò un canale di legno sotto una trave, e vi inserì delle pulegge. Poi fece passare una corda attraverso questo canale e lo tirò fino all'angolo della stanza. 

Lì aveva piazzato dei tubicini, all'interno dei quali fece scendere una palla di piombo fissata alla corda. 

Accadde però qualcosa che Ctesibio non si attendeva. 

Il peso di piombo, infatti, scivolando giù per la strettezza dei tubi, comprimendo l'aria, quando questa usciva, densa e compressa com'era, produceva un sibilo. 

Ctesibio si accorse allora che i getti d'aria compressa, a contatto con l'atmosfera, provocano soffi rumorosi: applicando questi principi, Ctesibio fu in grado di costruire, per primo, macchine idrauliche."

Lo scienziato, come già scritto in altro post, è particolarmente ricordato per aver inventato la pompa aspirante e premente che ha trovato impiego sulle navi per lo svuotamento delle sentine. I romani la trasformarono in pompa per svuotare l'acqua dei cantieri, per evacuare l'acqua dalle miniere e per spegnere gli incendi. La pompa fu impiegata dai pompieri fino al Novecento.

Se ne può vedere il funzionamento nel breve video che segue del quale indico il link.

A presto.

STEP#15 parte 2

Buongiorno a tutti, esaminando le invenzioni del Novecento ho pensato di concentrare la mia attenzione anche su quelle macchine che sono progettate per il benessere della persona che, peraltro, costituisce un settore produttivo importante nel mondo.

Mi sono chiesto a quando risalisse la prima vasca idromassaggio la quale, per il suo funzionamento, necessita di una pompa ad aria, premesso che le vasche da bagno esistono da quasi quattro millenni: infatti, la prima la si fa comunemente risalire al 1700 a.C. nella Grecia antica.

La prima vasca idromassaggio è stata costruita dalla famiglia Jacuzzi  nella seconda metà del '900 e, come spesso accade con le invenzioni epocali, la sua ideazione fu casuale.

La famiglia, di origini italiane, qui sotto rappresentata, si trasferì in California intorno al 1917 e si dedicò principalmente alla progettazione e costruzione di pompe per irrigare i campi, eliche per aeroplani e ventole. L'azienda riuscì a riscuotere anche un considerevole successo.

La famiglia Jacuzzi

"Quando una grave forma di artrite reumatoide colpi Ken, il figlio più piccolo di Candido Jacuzzi, quest'ultimo, sfruttando la sua notevole inventiva e le sue competenze ingegneristiche, si mise all'opera per trovare un rimedio che alleviasse le sofferenze del giovane. Notando che le costose ed impegnative cure idroterapiche a cui Ken veniva sottoposto in ospedale, sortivano un effetto benefico, inventò un congegno che potesse funzionare tra le mura domestiche.

Pompa Jacuzzi J-300

Nacque così la J-300, una pompa sommersa che immetteva aria all'interno della vasca da bagno, effettuando un benefico e rilassante massaggio sul corpo immerso."

Fu solo nel 1968 che Roy Jacuzzi decisa di trasformare in progetto industriale la utile intuizione di Candido, avviando la produzione del primo modello di vasca idromassaggio con le bocchette integrate.

Se inizialmente l'idromassaggio era un prodotto esclusivo con costi particolarmente elevati, con il passare degli anni diventerà un prodotto sempre più diffuso, grazie anche ad un prezzo relativamente più accessibile.

Peraltro le aziende del settore hanno continuato nel tempo a migliorare la tecnologia e il design delle vasche, dando vita a progetti originali come l'idromassaggio airlpool, ove le bocchette, anziché sui fianchi, sono collocate sul fondo della vasca, oppure quelle che consentono di riprodurre i benefici di un massaggio professionale.

A presto.