Vento in galleria, l'importante è controllarlo!

La Galleria del Vento del Politecnico di Milano, avanguardia tecnologica per le prove in ambito dell'ingegneria del vento e dell'aeronautica, si affida al sistema di controllo sviluppato sulla piattaforma ABB Ability™ System 800xA studiato ad hoc per applicazioni complesse.

Che cosa hanno in comune il terzo ponte sul Bosforo, lo Stadio Al Wakrah in Quatar, la bicicletta del campione olimpico Elia Viviani, la cupola del telescopio ELT o il Palazzo Italia Expo Milano?

O ancora; lo slittino del campione olimpico Armin Zoeggler, il caschetto del ciclista Michael Rogers, una barca di Coppa America e gli elicotteri di Leonardo Helicopter Division? Sono Capolavori di ingegneria e eccellenze italiane e mondiali che sono passate tutte per la Galleria del Vento del Politecnico di Milano.

Una struttura avanzata e come poche nel suo genere, la Galleria del Vento del “Polimi” (GVPM in acronimo), situata presso il Campus Universitario Bovisa Sud, presta tutta la sua avanguardia tecnologica a committenti pubblici e privati per le prove in ambito dell'ingegneria del vento e dell'aeronautica.

La galleria, caratterizzata da un singolare layout verticale a circuito chiuso con due sezioni di prova, è composta da una camera a strato limite per applicazioni civili/ambientali e una camera detta “a vena laminare e alta velocità” per applicazioni aeronautiche. Condivisa dai dipartimenti di Ingegneria Meccanica, di Energia e di Scienze e tecnologie aerospaziali, la galleria, nel ramo superiore (ossia quello “a strato limite”) è dotata di una tavola girevole su cuscino d'aria con diametro di ben 13 metri e gestione del cambio di direzione di esposizione al vento, mentre, nel ramo detto "a vena laminare" inferiore, ha un volume di 4x3,8x5 metri. Queste dimensioni consentono di effettuare test su modelli in scala 1:1 o riproduzioni più piccole ma comunque con elevato dettaglio: si va da fattori di scala 1:300 per ponti a grande luce, a 1:50 per edifici e aree urbane, a 1:10 per le imbarcazioni.

Il vento della galleria viene prodotto da 14 grandi ventilatori, disposti in due file da sette per poter generare un flusso differenziato in altezza e larghezza. I ventilatori sono guidati da motori e azionamenti ABB, la multinazionale svizzera che ha sviluppato l'intero sistema di controllo della GVPM, entrata in funzione nel settembre 2001. Come spiega Alberto Lezza, il Project Manager di ABB che ha seguito il progetto fin dall'inizio, il sistema di controllo gestisce i giri dei motori che azionano le ventole, in base a parametri di rampa e velocità, con un insieme di logiche che consentono di controllare la potenza e, indirettamente, la direzione del flusso d'aria tramite la tavola girevole in relazione ai modelli da testare. La galleria contiene inoltre sensori di temperatura e di umidità e sensori “delta P” per calcolarne la velocità; tutti strumenti da laboratorio con classi di precisione molto elevate.

Lezza, forte di una precedente esperienza in Ansaldo dove aveva contribuito alla realizzazione del sistema di controllo per un'altra galleria del settore automotive, ha seguito fin dal principio l’evoluzione del progetto per GVPM. "Il sistema di controllo, sviluppato sulla piattaforma ABB Ability™ System 800xA con controllori AC800 M e I/O S800, controlla e regola non solo i nostri motori e azionamenti, bensì anche tutta la sensoristica e i sistemi realizzati da altre società a corredo della galleria; dalla tavola girevole alla gestione delle serrande, all'impianto di raffreddamento, etc..." spiega Lezza. "Grazie alle alte prestazioni del nostro sistema di automazione è possibile gestire applicazioni complesse senza fare ricorso a PLC speciali”.

Il sistema di ABB offre anche capacità di archiviazione e reportistica che consentono ai tecnici del Polimi di formalizzare l'attività svolta e documentare le prove effettuate per ciascun cliente. Parte delle aziende che si rivolgono alla GVPM utilizza sistemi di acquisizione propri, che possono dialogare con il sistema di controllo di ABB per attingere a tutte le informazioni necessarie. Tutti i dati e la reportistica vengono memorizzati su un server dedicato.

Per ciascuna delle due camere è prevista una sala di controllo con stazione operatore che permette di gestire il vento e monitorare tutta la sensoristica collegata della galleria e dei test. Dalle stazioni di controllo tramite le stazioni operatore è possibile lanciare le prove e, attraverso una grande vetrata, osservare il modello in galleria.

"Siamo molto soddisfatti della collaborazione con ABB," dicono i responsabili della GVPM, "perché non abbiamo mai avuto problemi: arriviamo alla mattina, giriamo la chiave e la galleria parte. I sistemi ABB sono concepiti per impianti industriali a ciclo continuo non presidiati, pertanto assicurano massima affidabilità e continuità operativa in contesti come il nostro", ha dichiarato Luca Ronchi, Responsabile Tecnico della Galleria del Vento.

Dal 2001 le esigenze della struttura si sono gradualmente evolute e, nel corso degli anni, il Politecnico di Milano ha chiesto ad ABB di apportare migliorie e aggiornamenti al sistema. In particolare, gli interventi effettuati hanno permesso di passare dal vecchio controllore AC450 con stazione AS500 alla nuova piattaforma ABB Ability System 800xA con controllore AC800M.

Prosegue Ronchi: “I nostri Clienti ci sottopongono situazioni e problematiche sempre diverse e talvolta veramente particolari. Il che ci obbliga a progettare modelli e attrezzature sempre più complessi che richiedono di tanto in tanto l'implementazione di modalità di controllo del processo più evolute. Per questo motivo recentemente abbiamo realizzato con ABB un sostanziale upgrade dei controllori e dei sistemi di comunicazione tra le varie componenti del sistema di controllo”.

"Tra le varie richieste una in particolare ha riguardato l'inserimento di un'onda sul flusso di vento," racconta Lezza. "Il vento in natura non ha velocità costante, pertanto abbiamo sviluppato insieme al cliente un algoritmo che consentisse di modulare l'azionamento dei motori per creare un flusso d'aria discontinuo, più simile alle condizioni che si trovano in natura."

Da quasi vent'anni, dunque, il sistema di automazione ABB gestisce con grande agilità, semplicità e affidabilità tutte le esigenze della Galleria del Politecnico. Il team del Politecnico di Milano ha potuto contare fin dall'inizio del progetto sulle competenze di ABB per definire accuratamente le specifiche del progetto, realizzando un impianto aderente ai più moderni standard tecnologici, unico nel panorama mondiale sia come strumento di ricerca, sia come attività commerciale in grado di fornire un ampio ventaglio di applicazioni e servizi.

*Si ringrazia GVPM per le foto a corredo dell'articolo