Tutte le domande con risposte dell'esame progettazione e logistica

DOMANDE SECONDA PARTE

Elettricità

1. Cosa si intende per potenza nominale?

La potenza nominale di una macchina è la potenza che essa è capace di sviluppare (o

assorbire) in modo continuativo senza superare determinate sovratemperature, definite dalle

norme in base alle caratteristiche dei materiali isolanti, in condizioni di lavoro pur esse stabilite

dalle norme o da capitolati e contratti.

Generalmente è riportata sulla scheda tecnica oppure sulla targa specifica dell’attrezzo.

2. Che cosa si intende per corrente monofase e corrente trifase?

La corrente monofase (220 V) è una tipologia di corrente utilizzata solitamente per utenze

domestiche. Questo sistema richiede 2 conduttori (ossia due fili, un fase e un neutro). Tra di

loro c’è una differenza di potenziale di 220 V.

La corrente trifase (380 V) è invece una tipologia di corrente

utilizzata solitamente per utenze industriali. Questo sistema

richiede tre fasi collegate ad un neutro comune.

Le tre spire che compongono i sistemi trifase hanno

la stessa frequenza ma sono disposte a 120° l’una dall’altra.

Rispetto alla monofase, in questo sistema, alla tensione tra la

singola fase e il neutro, si va anche a sommare la tensione che

si instaura tra le tre fasi e pertanto a parità di intensità di

corrente assorbita, tra monofase e trifase cambia la tensione

(nella trifase si sviluppano potenze elettriche decisamente

superiori).

3. Definire e caratterizzare la potenza attiva, reattiva ed apparente.

Potenza attiva (P): potenza che produce lavoro utile e sfruttabile.

P = V * Ia (oppure P = V * I * cos φ)

Potenza reattiva (Q): potenza che viene impegnata nella costruzione dei campi magnetici

essenziali per il funzionamento dei motori elettrici (non produce lavoro sfruttabile).

Q = V * Ir (oppure Q = V * I * sen φ)

Potenza apparente (A): è la potenza che l’azienda erogatrice di corrente fa pagare agli utenti

ed è legata alla somma vettoriale di Ia e Ir.

A = V * I

4. Cosa si intende per rifasamento? Cos’è il fattore di potenza?

φ)

Il fattore di potenza (cos è il rapporto tra la potenza attiva e quella apparente ed è un

indicatore dell’efficienza dell’impianto. Rappresenta infatti la quota che riusciamo a sfruttare,

rispetto a quella pagata (apparente) e pertanto, deve avere un valore quanto più alto possibile

che sia però compreso tra 0,9 e 1 (per legge).

L’utilizzatore finale è responsabile del proprio impianto e deve applicare opportuni sistemi per

tenere sotto controllo e mantenere tra 0,9 ed 1 il valore del fattore di potenza.

Quando si verifica il caso in cui il suo valore non è compreso in questo range stabilito per

legge, si deve attuare il cosiddetto rifasamento dell’impianto, un’operazione che permette di

riportarlo a valori corretti e imposti dall’ente erogatore dell’energia elettrica.

Lo scopo del rifasamento è soprattutto quello di diminuire le perdite di energia e di ridurre

l’assorbimento di potenza apparente (A).

L’operazione di rifasamento viene effettuata inserendo nell’impianto dei condensatori che

forniscono corrente capacitiva che è in anticipo di 90° rispetto alla tensione. 9

5. Come può essere regolata la velocità di un motore elettrico?

Per modificare il regime di rotazione dei motori elettrici, oltre a scegliere il numero adeguato di

poli, si possono utilizzare altre due operazioni:

- gli inverter —> meccanismo complesso in grado di trasformare la corrente alternata in

corrente continua e successivamente ancora in alternata. In questo modo si va a modificare la

frequenza e di conseguenza il regime di rotazione del motore.

- gli ingranaggi —> interponendo cioè tra motore e trasmissione dei riduttori o moltiplicatori

che sono in grado di variare il regime di rotazione dei motori elettrici. Il vantaggio degli

ingranaggi rispetto all’inverter è che sono macchinari molto più semplici, mentre lo svantaggio

è che il rapporto di trasmissione è fisso.

6. Cosa caratterizza un motore asincrono? disegnare la curva caratteristica.

Il motore elettrico sfrutta il fenomeno del magnetismo associato alla corrente alternata.

È composto da statore esterno (fisso, rigido) e rotore interno

(libero di ruotare).

Con c or rente alter nata lo sta t ore ca mb ia c a m b i a

continuamente la polarità.

In questo modo il rotore si muove e gira con velocità costante

per adeguarsi alle variazioni del campo magnetico indotte dalla

corrente alternata.

Si ha così la trasformazione di energia elettrica in energia

meccanica.

Un motore si definisce sincrono quando è caratterizzato da un

architettura del rotore che permette perfetta sincronia tra il

numero di giri teorico e reale.

Un motore si definisce asincrono quando invece non presenta

perfetta sincronia tra numero di giri teorico e reale: esiste cioè

una differenza di velocità fra il rotore e il campo magnetico.

C = coppia di avviamento. (coppia sviluppata dal motore quando è

A

fermo).

C = coppia massima

M

C = coppia resistente. (è la resistenza che deve essere superata dal

r

motore.

7. Che cos’è un interruttore differenziale ? Quando interviene?

L’interruttore differenziale (o salvavita) è un dispositivo di sicurezza in grado di interrompere il

flusso elettrico di energia all’interno di un circuito in un impianto elettrico.

Basa il suo funzionamento sulla rilevazione dell'eventuale differenza di corrente elettrica in

entrata e in uscita nel circuito che si ha ad esempio in caso di dispersione e per questo è

detto differenziale. [in sostanza se rileva una differenza di corrente tra quella in entrata e quella

in uscita, scatta andando a interrompere il flusso di corrente].

Interrompendo il flusso, permette di proteggere l’utente utilizzatore da macroshock elettrico.

[Non offre invece alcuna protezione contro sovraccarico o cortocircuito tra fase e fase o tra

fase e neutro].

8. Quali sono le soluzioni che si possono adottare per rendere sicuro un impianto elettrico

Sono due: la messa a terra e il dimensionamento dei cavi.

I principali rischi dell’utilizzatore di dispositivi elettrici sono:

- folgorazione —> la corrente elettrica nel copro umano porta ad alterazioni del controllo

elettrico naturale del battito cardiaco e questo può portare alla morte.

Il corpo umano è in grado di sopportare basse intensità di corrente per un tempo

relativamente alto oppure alte intensità di corrente per un tempo molto ridotto.

La resistenza del corpo umano dipende dalle suo condizioni (terreno bagnato, vestiti, scarpe/

piedi nudi etc). Nell’uomo è accettabile una corrente di 20 mA.

Per ridurre il rischio di folgorazione c’è il collegamento di messa a terra, ossia un

collegamento tra macchina e terreno parallelo all’ipotetico collegamento che potrebbe crearsi

tra macchina-uomo-terreno. Questo deve avere resistenza molto bassa in modo che la

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maggior parte dell’intensità di corrente venga scaricata da lì e che quella che eventualmente

passi attraverso il corpo umano sia < 20 mA.

- incendio —> causato dal eccessivo surriscaldamento e dispersione di calore del cavo. Se la

sezione del cavo è adeguata alla corrente che lo percorre non avviene, altrimenti si rischia

l’incendio. Il cavo deve essere quindi dimensionato in modo corretto.

9. Che cosa si intende con filiera elettrica?

Per filiera elettrica si intendono le attività connesse a produzione e commercio dell’energia

elettrica. Filiera dell’energia elettrica:

- produzione —> La produzione di energia elettrica è un’attività libera, in regime di concorrenza

tra i diversi operatori. È soggetta a degli obblighi per evitare che si instauri un regime di

monopolio: nessun operatore può produrre o importare più del 50% del totale di energia

elettrica prodotta o importata. La produzione avviene trasformando fonti di energia primaria o

rinnovabili in elettricità.

- trasmissione —> Si può parlare di concorrenza solamente per quanto riguarda le operazioni di

produzione, distribuzione e vendita mentre la trasmissione è gestita completamente dal GRTN

(gestore della rete di trasmissione nazionale) che è un organo statale. La trasmissione viene

effettuata ad alta o ad altissima tensione (220 o 380 kW).

- distribuzione —> permette la consegna di elettricità in media e bassa tensione. La

responsabilità del servizio di distribuzione è delle aziende distributrici di energia elettrica.

- vendita —> basata su regime di concorrenza. Consiste nella vendita di energia elettrica al

cliente finale.

10. Quali sono gli elementi che caratterizzano la tariffazione dell’energia elettrica?

Il costo dell’energia elettrica è dato da due componenti, una fissa e una variabile:

C = F + ν * E

F è appunto la componente fissa ed è relativa alla potenza richiesta dall’utente e che il

fornitore si impegna a fornire in ogni momento al cliente. Comprende costi svincolati dal

quantitativo di energia prelevata dalla rete.

ν * E è la parte variabile della bolletta ed è l’energia effettivamente consumata, relativa alla

potenza utilizzata (quanti kW vengono utilizzati e per quanto tempo)

11. Che cosa esprimono il fattore di utilizzazione e di contemporaneità? Quando vengono

utilizzati?

Il fattore di utilizzazione e il fattore di contemporaneità sono due fattori che permettono di

calcolare la potenza necessaria e vengono quindi utilizzati durante la fase di dimensionamento

di un impianto in quanto permettono di stimarlo nella maniera più reale possibile.

Il coefficiente di contemporaneità indica quante utenze assorbono contemporaneamente.

Il coefficiente di utilizzazione invece tiene conto della singola attrezzatura nel tempo. 11

Impianti frigoriferi

12. Impianti frigoriferi: Diagramma entalpico

I cicli frigoriferi vengono descritti riportando le trasformazioni che avvengono nel ciclo, su

opportuni diagrammi bidimensionali dove ascissa e ordinata corrispondono al valore di due

coordinate termodinamiche. Dalle curve è immediato percepire la variazione delle due

grandezze a cui il diagramma si riferisce, mentre le altre grandezze possono essere in genere

dedotte da queste due. Uno dei diagrammi più utilizzati per descrivere il comportamento di un

fluido frigorigeno è il diagramma entalpico ossia un diagramma che mette in relazione

pressione (in ordinata) e l’entalpia (in ascissa) in quanto da questo diagrammi è immediato

ricavare le variazioni di pressione che intervengono per l’azion