Domande Progettazione e gestione degli impianti nell’impresa alimentare

CURVA CARATTERISTICA DI UNA POMPA, CENTRIFUGA E VOLUMETRICA

Centrifughe: macchina con delle giranti che accelera la velocità del fluido aumentandone la pressione. La

movimentazione avviene modificando l’energia cinetica.

Curva semi-parabola: all’aumentare della portata di fluido, la pressione diminuisce [indirettamente proporzionale]. La

pompa deve avere una potenza tale per vincere l’attrito del tubo: si mette la curva della pompa in correlazione con la

curva dell’impianto e si individuano le condizioni ideali di portata e prevalenza. [Per scegliere il modello della pompa si

usa diagramma fazzoletti inserendo i valori di prevalenza e portata delle condizioni di funzionamento desiderate].

Viscosità: per mantenere una prevalenza costante si devono ridurre la portate; per garantire portate costanti si deve

aumentare prevalenza. Tipologie:

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Monostadio c’è una sola girante. Facile manutenzione. Più utilizzate, ma non idonee se il prodotto è delicato.

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Multistadio più giranti. Usate per vincere prevalenze maggiori, ma il lavaggio è difficile.

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Sommerse evitano la cavitazione durante aspirazione, perché la pompa è già sommersa nel fluido che deve

aspirare. Può anche essere solo un avvicinamento. Devono avere alto indice IP [per sicurezza].

Volumetriche: macchine che movimentano il fluido con una camera di pompaggio in cui il fluido si comprime

incrementando di pressione. [l volume di riferimento è detto cilindrata].

Curva verticale: varia la prevalenza ma la portata rimane costante. Se la pompa raggiunge pressioni elevate è pericoloso

(esplosione), quindi si inseriscono dei by-pass che sono sensori con delle valvole che si aprono per ridurre la pressione:

parte del fluido viene portato indietro e fatto ricircolare attraverso la pompa [portata rimane costante].

In alcuni casi la retta può inclinarsi leggermente verso a sinistra [la portata si riduce rispetto a quella teorica], questo è

causato dalla continua apertura/chiusura delle valvole che fanno tornare indietro il fluido: fenomeno del trafilamento.

Viscosità: se il fluido non è viscoso il trafilamento è maggiore; se il fluido è viscoso il comportamento è teorico.

Tipologie:

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A stantuffo la camera assume geometria variabile: si alternano aspirazione e mandata con le rispettive valvole.

Questo però fa rumore. Questo andamento del fluido è detto pulsatile: se voglio linearizzarlo si inserisce una camera

di compensazione dopo la pompa, qui si accumula il fluido e poi si può prelevare per la mandata costante.

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A membrana camera di aspirazione e mandata che si intercambiano contemporaneamente (tra aspirazione e

mandata). Queste camere si formano perché c’è una membrana deformata con un pistone. Le pressioni non

possono essere troppo alte sennò la membrana si deforma: la curva diventa quella delle pompe centrifughe [non

voluto]. È una pompa adatta a fluidi viscosi [con corpi solidi].

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A vite rotore fisso che crea delle camere, muovendosi il fluido passa da una camera all’altra. Le P non possono

essere alte e le portate sono basse: per aumentare P si deve allungare la pompa [ogni modulo rappresenta x Bar].

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A lobi meno il fluido è viscoso, più può esserci perdita di portata. Per evitare trafilamenti: lobi coincidere 100%.

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Peristaltiche fluido passa in un tubo e ci sono rulli che definiscono le camere e quindi il volume della pompa.

COS’È LA PREVALENZA?

È una pressione espressa in Bar, PA o mCA.

• ΔH : prevalenza statica; indica il dislivello che il fluido deve superare in termini di altezza.

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• ΔH : prevalenza dinamica; prevalenza per le perdite di carico nella tubatura durante il moto (perdita di pressione) e

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dipende dalla velocità.

REGOLAZIONE PORTATA

By-pass: è una valvola che serve per ridurre la portata in uscita dalla pompa. A livello della pompa la portata rimane la

stessa, quindi continua a lavorare a punto fisso [=ottimo]. Questa valvola potrebbe essere regolata automaticamente da

un sensore di pressione in un punto critico dell’impianto. [Queste valvole si mettono sia prima che dopo la pompa così

che si riesca a fare manutenzione]. Sia volumetriche che centrifughe.

Regolazione regime del motore: riducendo il n di giri del motore, si riduce anche la portata perché la pompa gira meno.

È però un approccio da usare in modo saltuario perché qualsiasi macchina (pompe e ventilatori) sono accoppiati ad un

dato motore che deve funzionare ad un dato regime. Si usa per le volumetriche in cui cambia la portata (non dovrebbe

mai succedere).

Strozzare la mandata: si strozza la valvola così si riduce la portata, ma si aumentano le perdite di carico, quindi è da

usare in modo saltuario perché si esce dall’intervallo di buon funzionamento. Solo per le Centrifughe perché nelle

volumetriche non si riduce la portata ma si aumenta solo la pressione [pericoloso].

VENTILATORE

COSA SONO?

È una turbomacchina che trasforma energia meccanica in energia idraulica. È collegata ad un motore: energia elettrica si

trasforma in meccanica e con questo si produce potenza aeraulica. Si distinguono da compressore (anch’essi

turbomacchine) perché compressore fornisce più lavoro (> 17kJ/Kg) per unità di massa rispetto al ventilatore.

CURVA del ventilatore

La curva caratteristica del ventilatore correla la portata di gas con la prevalenza: per far circolare il fluido nell’impianto si

deve fornire una certa energia sottoforma di pressione al fine di vincere gli attriti durante il moto. Deve essere correlata

alla curva dell’impianto per individuare le condizioni ideali per raggiungere un buon rendimento.

PRESSIONI

Statica (PS): è quella che il gas esercita in ogni direzione quando è contenuto in un tubo [ordine di grandezza dei Pa].

Dinamica (PD): è la pressione che esercita il fluido in una condotta, ma è in funzione della sua velocità perché il fluido si

sta muovendo. La pressione agisce nella direzione in cui si muove il fluido.

Grazie a queste due definizioni distinguiamo gli estremi dei ventilatori:

• A bocca chiusa: ha solo pressione statica perché non c’è un flusso (si chiude l’uscita). L’unica pressione nella

tubazione è quella esercitata dal fluido non in movimento che è sulle pareti interne.

• A bocca aperta: la pressione è tutta dinamica (si tolgono le condotte).

In entrambe le condizioni non va bene far funzionare il ventilatore perché non si raggiungono rendimenti corretti

all’interno del circuito e c’è alta rumorosità. Se ci si trova a lavorare in una situazione più verso la bocca vuol dire che

sono stati scelti dei modelli di grandezza superiore; se invece ci si trova più vicini alla situazione di bocca chiusa, molto

probabilmente si dovrà prendere un ventilatore più piccolo. La condizione di pressione ideale è quella che incrocia la

curva del ventilatore [pressione totale e pressione statica] e quella dell’impianto in cui deve essere inserito il

ventilatore: sarà un intervallo di pressione.

TIPOLOGIE

Assiali: l’aria passa attraverso le pareti. Portata elevata ma pressione inferiore.

Centrifughi: aspirazione assiale e poi l’aria viene convogliata in modo centrifugo alla mandata. Si aumenta la pressione a

scapito della portata. MATERIALI SFUSI

MODALITÀ DI TRASPORTO degli sfusi

Pneumatico: si usano dei bagni di aria (sospensioni in aria) e così facendo si riducono gli attriti. [fluidificazione].

Idraulico: il mezzo è l’acqua in cui i prodotti galleggiano [considerare peso specifico]. Si sfruttano pendenze.

Meccanico: con tubi e scivoli con inclinazione>angolo di attrito. A nastro. Coclee possono scaldare o no.

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Angolo di riposo si crea posizionando naturalmente il materiale sfuso sul materiale.

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Angolo di attrito si crea nel momento in cui il prodotto inizia a scivolare.

REFRIGERAZIONE

FARE IL DISEGNO DEL CICLO FRIGORIGENO

È il ciclo di Carnot è un diagramma pressione/entalpia. Ha su un piano temperatura ed entropia [ordine o disordine della

materia]; se l'entropia è bassa il grado di disordine sarà basso (liquido o solido), se l'entropia è alta il disordine sarà alto

(vapore). Il ciclo di Carnot è organizzato con due isoterme (orizzontali) e due isoentropiche (verticali). Il ciclo di Carnot si

caratterizza per avere un ciclo di trasformazione ad alta temperatura, assorbire calore alle alte temperature e cederlo

alle base temperature. Il calore viene assorbito con un fluido frigorigeno che è quello che fa il passaggio di stato.

Questo ciclo è specifico per ogni fluido in base a Tev e Tcond.

COS’È IL DIAGRAMMA PRESSIONE/ENTALPIA E A COSA SERVE? [→è quello del frigo]

Il diagramma pressione/entalpia è un diagramma in cui si mettono in reazione la pressione, temperatura ed entalpia di

un fluido frigorigeno. Si usa il ciclo di Carnot inverso, dove il fluido refrigerante assorbe calore a basse temperature e lo

cede ad alte temperature. Su questo diagramma troviamo una campana al cui interno avvengono i passaggi di stato

liquido/vapore del fluido, all’esterno a destra c’è la zona del vapore (surriscaldamento), all’esterno a sinistra c’è la zona

del liquido (sotto-raffreddamento). [la cima ella campana è un punto critico di instabile equilibrio tra liquido/gas].

Per disegnare il ciclo si parte da Tev e Tcond all’interno della campana. Con questo possiamo individuare 4 fasi, che

corrispondono alle 4 componenti del frigorifero.

Evaporazione BC avviene nell’evaporatore che è uno scambiatore di calore. Il fluido frigorifero acquista calore

dall’ambiente per raffreddarlo: questo è l’elemento che determina la potenzialità frigorifera, quindi è l’elemento che

porta a scegliere un frigo o un altro. Più è alta la potenzialità frigorifera, più il Qev è alto e quindi più calore assorbe [il

Qev indica quanta energia si riesce a sottrarre]. Per calcolare l’efficienza ε si considera Qev/L [→componente attiva].

Trasformazione isotermica e isobara: T e P costanti, aumento di H.

Compressore CD è l’unica componente in cui è richiesta energia e che compie lavoro ma non ha un’efficienza del 100%.

L’aumento di temperatura c’è perché il vapore secco diventa surriscaldato. Un problema è legato al rumore delle valvole

che si aprono e chiudono: si possono usare compressori che comprimono il fluido e lo fanno passare tra i fori.

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Aperti la parte mec