Sperimentazione sulle macchine - (4 cfu)

Prof. Andrea Vacca Tel. 0521 905866 - Fax. 0521 905705
  E-mail. andrea.vacca@unipr.it
 


Finalità

Il corso fornisce un approccio basilare alla materia delle misure e dei collaudi sulle macchine. Da un primo esame funzionale del generico sistema di misurazione, si descrivono i parametri fondamentali che ne caratterizzano il funzionamento e le metodologie per l’analisi del comportamento nelle condizioni d’impiego stazionarie e non.
Successivamente si presentano i principali strumenti impiegati nell’ambito dei collaudi delle macchine, con esempi di applicazione per il collaudo di macchine a fluido.

Programma

Richiami generali
Concetto di Misura
Definizioni. Modello specifico e dettagliato alla base del processo di misurazione
Sistemi di Unità di Misura
Grandezze fisiche fondamentali e derivate. Sistemi del passato e il Sistema Internazionale
Qualità della Misura
Concetto di precisione: errore ed incertezza. Errori sistematici e casuali
Valutazione dell’errore residuo:
metodo a priori: errori di lettura, di mobilità, di isteresi, di fedeltà, di zero, di taratura
metodo a posteriori. Distribuzione di Gauss. Stima della media da campioni di misure, distribuzione di Student. Criterio di Chauvenet. Analisi di normalità della distribuzione
Propagazione dell’incertezza. Formula di Kline-McClintock. Metodo della perturbazione sequenziale
Incertezza in fase di progetto, nella misura singola e nelle misure multiple
Sistemi di misurazione
Le misure secondo la loro finalità. Analisi funzionale dello strumento
Trasduttore elementare. Impedenze meccaniche
Errori di carico o inserzione
Disturbi interferenti e modificanti. Riduzione degli errori dovuti ad ingressi di disturbo
Analisi delle prestazioni statiche e dinamiche degli strumenti
Qualità metrologiche dello strumento. Taratura statica e dinamica
Caratteristiche statiche: Sensibilità statica. Linearità
Caratteristiche dinamiche:
Rappresentazione analitica del comportamento dinamico dello strumento
Evoluzione libera e risposta forzata; metodo della trasformata di Laplace
Funzione di trasferimento
Funzione di trasferimento sinusoidale, diagrammi di Bode e di Nyquist
Strumenti elementari: di ordine zero, a tempo morto, del primo ordine, del secondo ordine
Risposta ad un ingresso periodico e non periodico
Determinazione sperimentale dei parametri caratteristici in fase di taratura
Misure di Pressione
Manometri a deformazione di elementi elastici (a tubo di Bourdon, a membrana, a capsula)
Manometri a dislivello di liquidi
Manometri differenziali (a campana, cella Barton, a toro pendolare, capacitivo)
Strumenti assoluti: manometro a pistone a peso diretto, manometro di MacLeod
Manometro di Knudsen
Indicatore di Watt. Indicatori stroboscopici
Trasduttori di pressione, trasduttori piezoelettrici
Effetti dinamici dei volumi e dei condotti di connessione
Misura della pressione statica e di ristagno nei fluidi
Misure di Temperatura
Scale Internazionale Pratica di Temperatura
Termometri a dilatazione (di liquido, di gas, di vapore saturo, bimetallici)
Termometri a coppia termoelettrica. Compensazione della temperatura del giunto freddo. Misura della forza elettromotrice
Termometri a resistenza elettrica
Termistori
Pirometri ad irraggiamento totale e parziale (monocromatico, a temperatura del colore)
Altri metodi di misura della temperatura (metodi basati sul rumore di fondo e sul punto di Curie, campioni Seger, cristalli liquidi)
Misure di temperatura nei flussi. Errori di conduzione e per irraggiamento, effetti della velocità
Misure di Flusso
Metodi qualitativi di visualizzazione del flusso
Misure di velocità
Tubo di Pitot. Determinazione della direzione della velocità
Anemometri a filo e a film caldo
Cenni alla tecnica Laser Doppler
Misure di portata
Misura della portata volumetrica
Gasometro. Contatori per gas: a liquido, a soffietto, a lobi
Contatori per liquidi
Dispositivo a burette tarate
Mulinelli e misuratori a turbina
Misura della portata massica
Metodi a strozzamento
Rotametri
Misuratore a flusso laminare, per pesata, a galleggiante, a ponte, a forza di Coriolis
Dispositivi a spinta di fluido

Attività d'esercitazione

Nella seconda parte del corso verranno effettuate esercitazioni a gruppi relative al collaudo di pompe centrifughe e ventilatori di piccolo taglia, su attrezzature disponibili presso i laboratori del Dipartimento di Ingegneria Industriale.
Visita presso un banco prova industriale per la caratterizzazione di pompe e motori oleodinamico.

Modalità d'esame

L’esame consta di una prova orale sugli argomenti trattati durante le lezioni teoriche e, eventualmente su una discussione dei risultati ottenuti dalle esercitazioni svolte in laboratorio

Propedeuticità

nessuna

Testi consigliati

1. Angrilli, F., 1996, Appunti di Misure Meccaniche e Termiche Ed. CUSL Nuova Vita, Padova
2. Doebelin, E. O., 1990, Measuremet System – Application and Design 4th edition, McGraw-Hill.
3. Minelli, G. 1974, Misure Meccaniche, Ed. Patron

Testi d'approfondimento

1. Berta, G.L., Vacca, A., 2001, Appunti di Sperimentazione sui Motori a Combustione Interna, Atti del Dipartimento di Ingegneria Industriale – Serie Didattica
2. Autori Vari, 1994, Measurements Techiques in Fluid Dynamics – An Introduction, Von Karman Institute for Fluid Dynamics, Belgium
3. Taylor, J. R., 1986, Introduzione all’analisi degli errori: lo studio delle incertezze nelle misure fisiche Zanichelli Bologna
4. Capello, A., 1973, Misure Meccaniche e Termiche, Casa Ed. Ambrosiana, Milano
5. Branca, F. P., 1988, Misure Meccaniche, ESA Milano
6. Cavalli, C. A., 1978, Misure e Collaudi sulle Macchine a Fluido, Hoepli


Ultimo aggiornamento: 24-02-2006


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