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Auto elettriche: sicurezza contro le esplosioni nei sistemi di raffreddamento

Auto elettriche: sicurezza contro le esplosioni nei sistemi di raffreddamento

Auto elettriche: sicurezza contro le esplosioni nei sistemi di raffreddamento

I motori elettrici delle auto plug-in sono una tecnologia ancora in via di sviluppo che deve trovare soluzioni per problematiche ancora non ben risolte.

Il sistema di propulsione elettrico deve operare in un range di temperatura ben definito; quindi, in condizioni di temperatura troppo basse deve essere riscaldato, mentre in condizioni di temperatura troppo alte deve essere raffreddato. La regolazione della temperatura viene gestita da un impianto che assomiglia molto al sistema di circolazione sanguigna dell’uomo: ha un cuore pulsante e delle tubazioni con all’interno un liquido che porta o preleva calore, a seconda dei casi. Prima di essere messo in produzione, questo impianto di regolazione viene provato in condizioni di grande stress termico all’interno di camere climatiche; ad esempio, viene mantenuto in funzione oltre la temperatura massima oppure al di sotto della temperatura minima di funzionamento per diversi giorni, se non addirittura settimane. Queste prove sono una fase delicata poiché i punti deboli del sistema non sono ancora noti e pertanto alcune prove sono a rischio esplosione. Il liquido che circola, infatti, ha una temperatura di infiammabilità 102°C, prossima alla temperatura di prova; facilmente, quindi, in caso di anomalia si raggiungono le condizioni di esplosività.

 

Il Ruolo di ATECOS nella sicurezza delle prove di affidabilità.

ATECOS ha affrontato la sfida di garantire la sicurezza contro l’esplosione di queste prove.

Si è trattato di un’attività impegnativa in quanto andavano individuate le cause di una possibile esplosione e studiato il comportamento del liquido in caso di esplosione. Per quanto riguarda il primo aspetto, l’analisi di rischio è partita dallo studio delle caratteristiche del liquido. In questo senso è risultata determinante la temperatura di infiammabilità di 102 °C. Poi sono state esaminate le condizioni operative della prova, ed in particolare sono stati valutati elementi come: la persistenza dei vapori infiammabili, la presenza di inneschi efficaci, la presenza di personale in prossimità delle camere climatiche e l’assenza durante i fine settimana, gli effetti di un’eventuale esplosione e così via. In particolare, è stata individuata la sovrapressione massima tollerabile affinché, in caso di esplosione, sia evitato che la porta della camera climatica si apra violentemente e causi danni al personale.

 

Il Test di Esplosione: Un Esperimento Cruciale

Una scelta particolarmente felice da parte della committenza è stata quella di autorizzare l’esecuzione di un test di esplosione. L’esecuzione del test di esplosione, infatti, ha permesso di ottenere informazioni forse anche prevedibili, ma che prima del test non erano così evidenti.

Il test è risultato particolarmente impegnativo perché condotto alla temperatura di 102 °C.

ATECOS HA QUINDI PRIMA DI TUTTO SVILUPPATO UN NUOVO DISPOSITIVO, CHIAMATO QB8, CHE PERMETTE DI CONDURRE TEST DI ESPLOSIONE A TEMPERATURE ELEVATE.

Il test consiste nel portare il liquido alla temperatura di 102 °C ed innescare. Si è dovuto quindi risolvere tutti gli aspetti legati alla sicurezza del test, a come portare in temperatura il liquido, quale strumentazione utilizzare e come realizzarla in modo che fosse operativa a quelle temperature e così via.

 

Le zavorre termiche

Il test ha evidenziato l’importanza delle zavorre termiche nell’impedire lo sviluppo di una sovrapressione significativa. Ciò chiarisce come la condizione più impegnativa sia quella di un clima caldo e secco, cioè, sostanzialmente, i climi estivi continentali o le zone desertiche, dove possono crearsi situazioni favorevoli all’innesco del liquido. In tali contesti, inoltre, l’energia rilasciata dalla reazione esplosiva si trasforma prevalentemente in onda di sovrapressione, data che la temperatura è già elevata. Per contro, fortunatamente, le piccole quantità di sostanza presenti nel circuito limitano gli effetti fisici dell’eventuale esplosione.

 

Conclusione

Gli aspetti significativi di questa esperienza sono stati per noi:

  • Metodologia dei Test: le analisi condotte hanno permesso di sviluppare un protocollo specifico per l’esecuzione in sicurezza del test sugli impianti di regolazione;
  • Risultati e Analisi: I risultati dei test hanno:
    • evidenziato l'importanza delle "zavorre termiche" nella prevenzione delle esplosioni; in questo caso, infatti, la forte presenza di condensa sotto forma di nebbia nelle parti più fredde del contenitore, ha ostacolato il manifestarsi di un’esplosione significativa;
    • confermato la bontà del metodo RPM, permettendoci altresì di effettuare alcune tarature sulla previsione degli effetti fisici;
    • fornito elementi di interesse per prevedere l’evoluzione dell’esplosione
  • Implicazioni per la Sicurezza: I dati ottenuti dai test forniscono informazioni preziose per migliorare la sicurezza dei sistemi esaminati.

 

Conclusione:

La sicurezza delle auto elettriche è una priorità per ATECOS, che si impegna a fornire soluzioni innovative e affidabili per la prevenzione dei rischi di esplosione. I test condotti da ATECOS hanno dimostrato l'importanza di una progettazione accurata dei sistemi di raffreddamento e dell'uso di zavorre termiche per garantire la sicurezza dei veicoli elettrici.

 

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Antonio Fidelibus - esperto di ATEX

Con una profonda passione per i fenomeni fisici del fuoco e delle esplosioni ed un'esperienza pluridecennale nel settore dell'ATEX, Antonio Fidelibus sta contribuendo significativamente all'innovazione della sicurezza contro le esplosioni. Inventore del simulatore di esplosioni, ha messo a punto il metodo RPM, approccio speditivo al calcolo di sovrapressioni e radiazione termica. Nell'ambito di ATECOS srl è responsabile scientifico e si occupa di test di esplosioni, applicazioni del metodo RPM e divulgazione scientifica.