• solare a concentrazione
• pentola a pressione
• Autoclave solare

La presente Tesi si pone l’obiettivo di sviluppare un sistema in grado di realizzare la sterilizzazione mediante vapor saturo di dispositivi medico-sanitari attraverso lo sfruttamento dell’energia termica fornita ad una pentola a pressione da un concentratore solare costituito da una parabola satellitare. Il sistema progettato vuole quindi assurgere al compito di poter realizzare il processo di sterilizzazione in assenza di un’alimentazione elettrica, in modo tale da rendere possibile questo fondamentale passaggio medico in zone del mondo in cui condizioni di emergenza (politiche, ambientali, economiche) impediscono l’acquisto e l’utilizzo di apparecchiature tradizionali.

La Tesi si articola in cinque capitoli, dei quali, i primi due descrittivi dello stato dell’arte delle tecnologie nel campo del solare a concentrazione e delle metodologie tradizionali adoperate nella sterilizzazione nonché delle linee guida necessarie affinché il processo risulti efficace. Il terzo capitolo propone, invece, una panoramica e degli esempi bibliografici degli utilizzi delle tecnologie a concentrazione come risorsa per la costruzione di sistemi low cost e facilmente accessibili, a partire da componenti di comune utilizzo, sia in ambito domestico (cottura di cibi) sia in ambito sanitario (sterilizzazione mediante vapor saturo), illustrando le caratteristiche e le diverse evoluzioni del sistema “Solarclave” elaborato dal MIT e che costituisce il punto di partenza della presente Tesi.

Nel quarto capitolo è descritto il vero e proprio lavoro di analisi svolto e le modalità di sviluppo degli algoritmi utilizzati all’interno dei fogli di lavoro Excel creati per ottenere l’andamento delle grandezze caratteristiche del sistema. In questo modo è stato possibile simulare il funzionamento del sistema al variare del valore di irraggiamento in ingresso al sistema concentratore. L’approccio allo studio del sistema è dunque avvenuto mediante la stesura di tre fogli di lavoro Excel: il primo relativo all’analisi termodinamica del sistema tramite il quale è stato ottenuto l’andamento delle grandezze caratteristiche necessario alla simulazione dei processi che avvengono durante le trasformazioni all’interno della pentola a pressione, il secondo utilizzato per il calcolo degli angoli di inclinazione orari ottimali e la variazione dell’angolo di incidenza e del punto focale lungo la durata del processo ed il terzo per la scelta ottimale delle grandezze ottiche della parabola utilizzata come concentratore solare. I dati termodinamici dell’acqua e del vapore sono stati ricavati dal foglio Excel “X Steam Tables”, un database interattivo delle proprietà fisiche dell’acqua al variare delle condizioni in ingresso fornite dall’utente.

L’analisi del sistema è avvenuta mediante la caratterizzazione di un caso studio che ha richiesto la definizione di una coppia di coordinate che identificassero un luogo di interesse per l’applicazione del sistema (Lat=30 Nord; Long=15 Est), attraverso le quali sono stati valutati gli angoli caratteristici della radiazione solare diretta, che, di conseguenza, hanno consentito il calcolo dei due angoli caratteristici dell’orientazione della superficie captante: tilt ed incidenza; necessari alla valutazione della potenza effettivamente concentrata dal paraboloide.
Infine, è fornita una soluzione costruttiva ottenuta mediante il software “FreeCad”.