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Difetti invisibili, soluzioni digitali

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Difetti invisibili, soluzioni digitali

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Sei lavoratori ogni centomila muoiono ogni anno per incidenti industriali in Europa. Sono dati dell’Eurofound, un’agenzia dell’Unione Europea per il miglioramento delle condizioni lavorative. Spesso tra le cause degli incidenti ci sono difetti strutturali nei grandi complessi industriali o nel sistema dei trasporti.

Ma questi difetti spesso non possono essere distinti dall’occhio umano. Come vedere dunque l’invisibile in modo preciso e sicuro per prevenire altri incidenti?

E’ una corsa contro il tempo che ci porta innanzittutto a Madrid in Spagna. Dei ricercatori stanno provando a individuare imperfezioni lievi, millimetriche nel modello di un bocchettone, componente delicata di un reattore nucleare che permette di controllare il flusso dell’acqua nel sistema di raffreddamento.

Dimos Liaptsis, coordinatore progetto NozzleInspect:

“Questa è la superficie interna del contenitore del reattore. Qui dentro c‘è il bocchettone che dobbiamo ispezionare. In questa saldatura ci sono numerosi difetti che o sono talmente sottili da essere invisibili a occhio nudo oppure sono nascosti nel volume del materiale”.

Nel frattempo ad Amburgo in Germania dei ricercatori di un altro progetto europeo affrontano un altro tipo di problema, vedere i difetti invisibili nelle navi costruite in un cantiere.

Uwe Ewert, ingegnere radiologico, BAM:

“Qui potete vedere un cosiddetto finstabilizer, ossia uno stabilizzatore a pinne che minimizza i movimenti delle grandi navi in alto mare per garantire una navigazione più confortevole”.

Torniamo a Madrid, dove gli scienziati pensano di aver trovato la soluzione per esaminare lo spesso strato di acciaio a basso tenore di carbonio del bocchettone: un braccio robotico dotato di ultrasuoni.

Dimos Liaptsis, coordinatore progetto NozzleInspect:

“Ciò che rende necessario un sistema automatico per ispezionare questo bocchettone è il fatto che all’esterno ci sia un’area ad elevata radiazione”.

Giannis Roditis, ingegnere meccanico, CERETETH:

“Ai tecnici occorrono solo due-tre minuti per installare il robot sul bocchettone. Viene fissato. E poi possono muoversi al di fuori dell’area di ispezione che è protetta da un muro di cemento. Quindi mentre realizzano i controlli i tecnici non sono esposti alle radiazioni del reattore”.

Ad Amburgo il problema è diverso e lo sono anche le soluzioni. Qui i ricercatori stanno testando un nuovo prototipo di radiografia digitale ad alta energia, per vedere ciò che non può essere visto a occhio nudo.

Uwe Ewert, ingegnere radiologico, BAM:

“La questione è cosa accade quando si formano delle bolle d’aria all’interno della ghisa della pinna. Queste bolle potrebbero interferire con il suo funzionamento e rappresentare un certo rischio. La pinna potrebbe persino rompersi. Quindi per saperne di più su queste bolle, stiamo producendo un’energia elevata, una radiografia della pinna a 7,5 megaelettronvolt”.

Torniamo a Madrid. Il braccio robotico sta inviando i fasci ultrasuono. Vengono identificati difetti strutturali, misurati e catalogati in tempo reale.

Dimos Liaptsis, coordinatore progetto NozzleInspect:

“Usando questi dati possiamo identificare qualsiasi imperfezione e poi possiamo descriverla. Possono esserci crepe, oppure porosità o altri difetti all’interno del materiale. Questa ad esempio è una crepa, è alta 21 millimetri e larga 44. Quindi è abbastanza grande. Per cui forniremo questa informazione ai tecnici dell’impianto che faranno dei calcoli. Dovranno decidere se la crepa va riparata appena dopo l’esame o se bisogna aspettare fino all’ispezione successiva per osservare se le crepe si sono allargate ulteriormente”.

Ad Amburgo l’attrezzatura digitale a raggi X può essere virtualmente testata su ogni parte della nave.

Uwe Ewert, ingegnere radiologico, BAM:

“Ora stiamo facendo passare la radiazione attraverso lo stabilizzatore a pinne. Dall’altro lato dello stabilizzatore abbiamo collocato delle piastre digitali a memoria, qualcosa di completamente nuovo sul mercato. Sono altamente sensibili e occorre un tempo minore di diffusione delle radiazioni per ottenere un’immagine chiara dell’interno della parte osservata. La radiografia digitale è molto più efficace della classica radiografia a pellicola”.

I test realizzati nel cantiere vengono poi analizzati a Berlino, in un istituto di ricerca che ha contribuito a sviluppare il prototipo. Gli ideatori del prototipo dicono di essere rassicurati non solo dalla precisione dello strumento, ma anche dal suo aspetto ecologico.

Subash Sood, presidente e ingegnere elettronico, CIT:“Con la radiografia digitale abbiamo eliminato l’uso di sostanze chimiche, l’uso di pellicole a raggi X, così come i requisiti fisici per la memorizzazione sotto condizioni controllate. Tutti questi freni sono stati minimizzati fino ad ottenere un normale ambiente d’ufficio, dove tutti i dossier digitali vengono conservati nei media elettronici”.

Entrambi i prototipi sono stati testati con successo. Cosa ne pensano gli utenti finali? A Madrid, l’ingegnere Carlos Gavilán è il supervisore dell’esame delle componenti del bocchettone.

Carlos Julián Gavilán, ingegnere di minerario, Iberdrola:

“Abbiamo migliorato la precisione con questo prototipo, quindi i calcoli della vita restante e della velocità di deterioramento si fanno in modo più preciso. Inoltre il tempo di installazione del robot è più breve e quindi la quantità di radiazioni a cui è sottoposto il personale che lo monta è inferiore”.

Giannis Roditis, ingegnere meccanico, CERETETH:

“In futuro la procedura di installazione si potrebbe fare senza tecnici. Credo sia questo lo scopo finale”.

Torniamo ad Amburgo, l’amministratore delegato del cantiere ha già alcune idee sugli utilizzi futuri dell’attrezzatura digitale a raggi X appena testata.

Uwe Cohrs, direttore generale, BIS Shipyard:

“Prendiamo ad esempio l’ascensore giusto dietro di me. Prima si potevano individuare solo le imperfezioni di superficie. Ora con la radiografia digitale possiamo già pensare di individuare i difetti nella struttura interna. Un vantaggio da un punto di vista economico. Con la radiografia classica possiamo vedere solo i difetti legati all’usura di un determinato pezzo della nave. Con la radiografia digitale possiamo prevenire difetti strutturali non voluti durante la costruzione di una certa parte e ridurre i costi di manutenzione”.

Questi prototipi, sostengono i ricercatori, sono solo i primi di una nuova generazione di sistemi che permetteranno di vedere l’invisibile in modo più veloce, preciso ed ecologico.