MECCATRONICA - ADAM
MECCATRONICA - ADAM
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<strong>MECCATRONICA</strong><br />
Moduli 1 - 4<br />
conoscenze fondamentali<br />
competenze interculturale,<br />
gestione del progetto<br />
tecnica pneumatica<br />
azionamenti elettrici e<br />
controlli automatici<br />
Manuale<br />
(concetto)<br />
Concetto europeo per la Formazione Continua in Meccatronica di<br />
personale esperto nella produzione industriale globalizzata<br />
Progetto UE no. 2005-146319 „Minos“, durata dal 2005 al 2007<br />
Progetto UE no. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 „MINOS ++ “, durata dal 2008<br />
al 2010<br />
Il presente progetto è finanziato con il<br />
sostegno della Commissione europea.<br />
L´autore è il solo responsabile di questa<br />
pubblicazione (comunicazione) e la<br />
Commissione declina ogni responsabilità<br />
sull´uso che potrà essere fatto delle<br />
informazioni in essa contenute.<br />
www.minos-mechatronic.eu
Partners per la creazione, valutazione e diffusione dei progetti<br />
MINOS e MINOS**.<br />
- Chemnitz University of Technology, Institute for Machine<br />
Tools and Production Processes, Germany<br />
- np – neugebauer und partner OhG, Germany<br />
- Henschke Consulting, Germany<br />
- Corvinus University of Budapest, Hungary<br />
- Wroclaw University of Technology, Poland<br />
- IMH, Machine Tool Institute, Spain<br />
- Brno University of Technology, Czech Republic<br />
- CICmargune, Spain<br />
- University of Naples Federico II, Italy<br />
- Unis a.s. company, Czech Republic<br />
- Blumenbecker Prag s.r.o., Czech Republic<br />
- Tower Automotive Sud S.r.l., Italy<br />
- Bildungs-Werkstatt Chemnitz gGmbH, Germany<br />
- Verbundinitiative Maschinenbau Sachsen VEMAS, Germany<br />
- Euroregionala IHK, Poland<br />
- Korff Isomatic sp.z.o.o. Wroclaw, Polen<br />
- Euroregionale Industrie- und Handelskammer Jelenia Gora,<br />
Poland<br />
- Dunaferr Metallwerke Dunajvaros, Hungary<br />
- Knorr-Bremse Kft. Kecskemet, Hungary<br />
- Nationales Institut für berufliche Bildung Budapest, Hungary<br />
- Christian Stöhr Unternehmensberatung, Germany<br />
- Universität Stockholm, Institut für Soziologie, Sweden<br />
Articolazione del materiale didattico<br />
Minos : moduli 1 – 8 (manuale, soluzioni e esercizi): Conoscenze<br />
fondamentali/ competenze interculturale, gestione del progetto/<br />
tecnica pneumatica/ azionamenti elettrici e controlli automatici/<br />
componenti meccatronici/ sistemi meccatronici e funzioni/ attivazione,<br />
sicurezza e teleservizio/ manutenzione remota e diagnosi<br />
Minos **: moduli 9 – 12 (manuale, soluzioni e esercizi):<br />
Prototipazione Rapida/ robotica/ migrazione/ Interfacce<br />
Tutti i moduli sono disponibili nelle seguenti lingue: tedesco, inglese,<br />
spagnolo, italiano, polacco, ceco e ungherese<br />
Per ulteriori informazioni si prega di contattare<br />
Dr.-Ing. Andreas Hirsch<br />
Technische Universität Chemnitz<br />
Reichenhainer Straße 70, 09107 Chemnitz<br />
Tel.: + 49(0)0371 531-23500<br />
Fax.: + 49(0)0371 531-23509<br />
Email: minos@mb.tu-chemnitz.de<br />
Internet: www.tu-chemnitz.de/mb/WerkzMasch oder www.minos-mechatronic.eu
<strong>MECCATRONICA</strong><br />
Modulo 1: conoscenze<br />
fondamentali<br />
Manuale<br />
(concetto)<br />
Matthias Römer<br />
Università Tecnica di Chemnitz,<br />
Germania<br />
<br />
Concetto europeo per la Formazione Continua in Meccatronica di<br />
personale esperto nella produzione industriale globalizzata<br />
Progetto UE no. 2005-146319 „Minos“, durata dal 2005 al 2007<br />
Progetto UE no. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 „MINOS ++ “, durata dal 2008<br />
al 2010<br />
Il presente progetto è finanziato con il<br />
sostegno della Commissione europea.<br />
L´autore è il solo responsabile di questa<br />
pubblicazione (comunicazione) e la<br />
Commissione declina ogni responsabilità<br />
sull´uso che potrà essere fatto delle<br />
informazioni in essa contenute.<br />
www.minos-mechatronic.eu
Contenuto:<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
1 Matematica tecnica......................................................................................................................................7<br />
1.1 Tipi di operazione aritmetiche..................................................................................................................7<br />
Ordine di operazioni<br />
Calcoli con numeri di segni diversi<br />
Riferimenti generali alla moltiplicazione di parentesi<br />
1.2 Calcolo con frazioni ................................................................................................................................. 10<br />
Definizioni di frazioni<br />
Riduzioni e ampliamenti di frazioni<br />
Addizione con frazioni<br />
Moltiplicazione e divisione di frazioni<br />
Calcoli di frazioni con l‘uso di calcolatrici<br />
1.3 Tipi di calcoli elevati ................................................................................................................................ 14<br />
Calcoli con potenze a base dieci<br />
Calcoli di potenze con calcolatrici<br />
Moltiplicazione e divisione di esponenti<br />
Addizione e sottrazione di esponenti<br />
Calcolo di radici<br />
1.4 Numeri binari.............................................................................................................................................. 20<br />
Conversione di binari<br />
Addizione di binari<br />
Sottrazione di binari<br />
1.4.1 Numeri binari nel computer.................................................................................................................. 22<br />
1.5 Calcoli con variabili .....……………………………………………………………………24<br />
Regole di mettere ed risolvere parentesi<br />
Calcolare equazioni<br />
1.6 Calcolo della percentuale....................................................................................................................... 25<br />
1.6.1 Calcolo degli interessi ............................................................................................................................. 26<br />
1.7 Geometria ................................................................................................................................................... 28<br />
1.7.1 Angolo........................................................................................................................................................... 28<br />
1.7.2 Quadrangolo .............................................................................................................................................. 30<br />
1.7.3 Triangolo ...................................................................................................................................................... 32<br />
1.7.4 Funzioni trigoniometriche..................................................................................................................... 35<br />
1.7.5 Cerchio.......................................................................................................................................................... 37<br />
1.7.6 Corpo ............................................................................................................................................................ 38<br />
3
4<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
2 Fisica tenica ................................................................................................................................................ 41<br />
2.1 Conoscenze fondamentali fisici….....……………………………………………………..41<br />
2.1.1 Grandezze e unità fisiche........................................................................................................................ 41<br />
2.1.2 Equazioni fisiche........................................................................................................................................ 43<br />
2.2 Forza............................................................................................................................................................... 44<br />
2.2.1 Addizione di forze..................................................................................................................................... 45<br />
2.2.2 Decomposizione di forze........................................................................................................................ 49<br />
2.3 Momento di una forza (momento torcente) .................................................................................. 50<br />
2.4 Equilibrio delle forze e dei momenti torcenti................................................................................. 52<br />
2.5 Principio di leva.......................................................................................................................................... 53<br />
2.6 Pressione....................................................................................................................................................... 54<br />
2.6.1 Trasmissione di forza................................................................................................................................ 56<br />
2.6.2 Trasmissione di pressione....................................................................................................................... 58<br />
2.6.3 La legge del gas......................................................................................................................................... 59<br />
2.6.4 Materie correnti.......................................................................................................................................... 61<br />
2.7 Tensione ....................................................................................................................................................... 62<br />
2.8 Frizione ......................................................................................................................................................... 64<br />
2.9 Distanza, velocità e accelerazione....................................................................................................... 66<br />
2.9.1 Moto uniforme .......................................................................................................................................... 66<br />
2.9.2 Moto accelerato......................................................................................................................................... 67<br />
2.9.3 Forze su corpi mobili................................................................................................................................ 70<br />
2.10 Rotazione ..................................................................................................................................................... 72<br />
2.10.1 Velocità angolare....................................................................................................................................... 74<br />
2.10.2 Accelerazione angolare........................................................................................................................... 75<br />
2.11 Lavoro, energia e potenza...................................................................................................................... 76<br />
2.11.1 Lavoro............................................................................................................................................................ 76<br />
2.11.2 Energia .......................................................................................................................................................... 79<br />
2.11.3 Principio della conservazione dell‘energia....................................................................................... 81<br />
2.11.4 Potenza.......................................................................................................................................................... 82<br />
2.11.5 Coefficiente di efficienza........................................................................................................................ 83<br />
2.12 Termodinamica ......................................................................................................................................... 84<br />
2.12.1 Temperatura................................................................................................................................................ 84<br />
2.12.2 Dilatazione di corpi solidi....................................................................................................................... 85<br />
2.12.3 Dilatazioni dei gas .................................................................................................................................... 86<br />
2.12.4 Energia termica e capacità termica..................................................................................................... 87
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
3 Disegno tecnico......................................................................................................................................... 89<br />
3.1 Fondamenti del disegno tecnico......................................................................................................... 89<br />
3.1.1 Il disegno tecnico come mezzo della comunicazione ................................................................ 89<br />
3.1.2 Tipi di disegni.............................................................................................................................................. 90<br />
3.1.3 Formati della carta.................................................................................................................................... 92<br />
3.1.4 Campo tipografico e liste dei pezzi..................................................................................................... 94<br />
3.1.5 Scale............................................................................................................................................................... 96<br />
3.2 Descrizioni in disegni ............................................................................................................................. 97<br />
3.2.1 Vedute........................................................................................................................................................... 97<br />
3.2.2 Tipi e spessori di linea ............................................................................................................................. 98<br />
3.2.3 Sezioni ......................................................................................................................................................... 99<br />
3.3 Indicazione di misure in disegni ...................................................................................................... 101<br />
3.3.1 Linee di misure, linee ausiliare di misure e i valori delle misure............................................ 101<br />
3.3.2 Particolarità di dimensionamento.................................................................................................... 102<br />
3.4 Proprietà della superficie..................................................................................................................... 104<br />
3.4.1 Rappresentazione delle proprietà della superficie nel disegno............................................ 106<br />
3.5 Tolleranze di forme e posizione......................................................................................................... 107<br />
3.5.1 Tolleranze dimensionali.........................................................................................................................111<br />
3.5.2 Accoppiamenti......................................................................................................................................... 114<br />
3.6 Disegni tecnici e computer.................................................................................................................. 116<br />
3.6.1 CAD.............................................................................................................................................................. 116<br />
3.6.2 Macchine col controllo numerico..................................................................................................... 118<br />
5
1 Matematica tecnica<br />
Conoscenze fondamentali<br />
1.1 Tipi di operazioni aritmetiche<br />
Importante<br />
Importante<br />
Importante<br />
Esempio<br />
Minos<br />
Le operazioni aritmetiche tradizionali includono l’addizione, la sottrazione,<br />
la moltiplicazione e la divisione.<br />
-<br />
<br />
Moltiplicazione sta per moltiplicazione dei numeri. Mentre la divisione è<br />
l’operazione inversa di essa, consiste infatti nel dividere un numero da<br />
un’altro. La moltiplicazione e la divisione hanno un ordine di priorità più<br />
rispetto all’addizione e la sottrazione, per questo devono essere eseguiti<br />
per primi.<br />
La moltiplicazione e la divisione devono essere eseguiti prima<br />
dell’addizione e la sottrazione!<br />
La moltiplicazione si esegue addizionando più volte lo stesso numero. In<br />
questo modo 3 + 3 + 3 + 3 è uguale a 4 · 3. In molti documenti si utilizza<br />
il simbolo * al posto del punto (·) per la moltiplicazione.<br />
Ripetendo la moltiplicazione dello stesso numero si giunge alla potenza.<br />
Per esempio 3 · 3 · 3 · 3 è uguale a 3 4 .<br />
Il calcolo della potenza ha un ordine di priorità più alta rispetto a quello<br />
della moltiplicazione e della divisione, per questo va eseguito per primo.<br />
La calcolazione della potenza deve essere eseguita prima della moltiplicazione<br />
e la divisione!<br />
Nell’oerdine di priorità le parentesi hanno una priorità maggiore. I valori<br />
all’interno delle parentesi devono essere calcolati sempre per primi.<br />
I valori nelle parentesi devono essere calcolati sempre per primi.<br />
3 + 5 = 8<br />
12 – 5 = 7<br />
3 · 5 = 15<br />
20 : 4 = 5<br />
4 + 2 · 3 = 4 + 6 = 10<br />
(4 + 2) · 3 = 6 · 3 = 18<br />
7
8<br />
Minos<br />
Consigli<br />
Esercizio<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Problemi semplici possono essere svolti a mente. Spesso però ci serviamo<br />
dell’ausilio di una calcolatrice. Va notato però che molte calcolatrici<br />
sono in grado di calcolare operazioni soltanto in maniera separata, ovvero<br />
un’operazione alla volta, mentre in altre si possono inserire le formule<br />
complete e lasciare che sia la macchina ad eseguirle. Ad ogni modo è<br />
sempre la persona il responsabile circa le formule matematiche. Usando<br />
<br />
macchina sia in grado di distinguire l’ordine di priorità: ovvero moltiplicazione<br />
e divisione prima dell’addizione e della sottrazione.<br />
Risolvete il problema 1 dell’eserciziario!<br />
Facendo la sottrazione può succedere che il secondo valore sia maggiore<br />
al primo. Il risultato è un numero negativo preceduto dal segno meno. Il<br />
simbolo positivo invece, va collocato dinanzi ai valori positivi, ma di solito<br />
viene omesso. Per evitare il susseguirsi di due simboli algebrici, si usa<br />
mettere il numero con il rispettivo segno in una parentesi.<br />
Quando si addiziona o si sottrae, i simboli e i segni algebrici simili,<br />
vengono sostituiti dal segno più . Mentre, il simbolo meno sostituisce<br />
differenti simboli e segni di operazione. Questo deve essere eseguito<br />
individualmente per ogni singola parentesi.<br />
8 – 14 = – 6<br />
4 + ( + 5 ) = 4 + 5 = 9<br />
4 – ( – 5 ) = 4 + 5 = 9<br />
5 – ( + 4 ) = 5 – 4 = 1<br />
5 + ( – 4 ) = 5 – 4 = 1<br />
Risolvete il problema 2 dell‘eserciziario!<br />
Se in una parentesi si trovano diversi addendi, bisogna individuare di<br />
<br />
– ( 5 + 6 ) = – 5 + ( – 6 ) = – 5 – 6 = – 11<br />
– ( 5 – 6 ) = – 5 + ( + 6 ) = – 5 + 6 = 1<br />
– ( a + b + c ) = – a + ( – b ) + ( - c ) = – a – b – c<br />
– ( – a + b – c ) = + a + ( – b ) + ( + c ) = a – b + c<br />
Risolvete il problema 3 dell‘eserciziario!
Esempio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
La regola della sostituzione dei segni e simboli simili e non, vale anche<br />
per la moltiplicazione e la divisione.<br />
( + 5 ) · ( + 6 ) = + 30<br />
( – 5 ) · ( – 6 ) = + 30<br />
( + 5 ) · ( – 6 ) = – 30<br />
( – 18 ) : ( – 6 ) = + 3<br />
( – 18 ) : ( + 6 ) = – 3<br />
Risolvete il problema 4 dell’eserciziario!<br />
Nell’addizione e nella moltiplicazione l’ordine di successione dei due addendi,<br />
cioè i fattori, può essere cambiato. Questa regola viene chiamata<br />
la legge commutativa, che può essere descritta nella modo seguente:<br />
a + b = b + a<br />
a · b = b · a<br />
Inoltre va aggiunto che l’ordine di successione di operazioni aritmetiche<br />
simili, non è importante per l’addizione e per la moltiplicazione. Questa<br />
<br />
possono essere anche omesse.<br />
a + ( b + c ) = ( a + b ) + c<br />
a · ( b · c ) = ( a · b ) · c<br />
Se viene moltiplicato un valore con una parentesi contenente una somma,<br />
allora ogni valore all’interno della parentesi deve essere moltiplicato<br />
per il valore al di fuori di essa. Questo processo viene chiamato, legge<br />
di distribuzione.<br />
a · ( b + c ) = a · b + a · c<br />
Se all’interno di due parentesi moltiplicate si trovano più addendi, allora<br />
ognuno di essi deve essere moltiplicato per tutti gli altri. Il simbolo della<br />
moltiplicazione viene omesso di solito se si calcola con le variabili.<br />
( a + b ) · ( c + d ) = a · ( c + d ) + b · ( c + d ) = ac + ad + bc + bd<br />
gine<br />
1). La moltiplicazione di due segmenti (a+b) e (c+d) è uguale alla<br />
<br />
costituiti da due parti a e b, come anche c e d. Componendo insieme i<br />
quattro elementi dell’area, si ottiene di nuovo un rettangolo.<br />
9
10<br />
Minos<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
1.2 Calcolo con le frazioni<br />
Conoscenze fondamentali<br />
c+d<br />
<br />
Quando si usa la legge di distribuzione da destra a sinistra, quest‘operazione<br />
viene chiamata esclusione, cioè mettere fuori dalla parentesi. Se addendi<br />
diversi hanno un fattore comune, quest’ultimo può essere posizionato<br />
fuori dalle parentesi.<br />
ab + ac = a ( b + c )<br />
15x – 5y = 5 ( 3x – y )<br />
a·d<br />
a·c<br />
Risolvete il problema 2 dell‘eserciziario!<br />
a<br />
a+b<br />
b·d<br />
b·c<br />
Dividendo una cifra in gruppi di identici, non è sempre possibile ottenere<br />
un risultato composto da numeri interi. Ad esempio possiamo dividere<br />
sei mele in tre gruppi, ogni gruppo riceve due mele. Mentre se si intende<br />
dividire una mela in tre parti uguali, essa deve essere tagliata. Questo<br />
tipo di operazione può essere descritta in forma di frazione:<br />
Il numero sopra la barra di frazione è chiamato numeratore, mentre il<br />
numero sottostante denominatore.<br />
Il denominatore indica in quante parti deve essere diviso il totale. Il numeratore<br />
invece indica quante di queste parti sono presenti.<br />
b<br />
c d
Esempio<br />
Importante<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
Adesso è possibile dividere la mela anche in sei pezzi e distribuire ad<br />
tore<br />
e il denominatore per due. La moltiplicazione del numeratore e del<br />
denominatore per lo stesso numero viene chiamata anche ampliamento<br />
di frazione. L’ampliamento di frazione si usa quando le frazioni devono<br />
essere addizionate o sottratte.<br />
minatore<br />
per lo stesso numero. L’ampliamento e la riduzione delle frazioni<br />
non cambia il loro valore. Attraverso la riduzione si possono rendere le<br />
cifre più piccole e in questo modo più facili da calcolare.<br />
L’ampliamento o la riduzione delle frazioni non può essere eseguito con<br />
il numero 0.<br />
Risolvete il problema 6 dell’eserciziario!<br />
Le frazioni possono essere addizionate o sottratte solo quando hanno un<br />
denominatore comune. Se si devono addizionare o sottrarre frazioni che<br />
hanno denominatori diversi, quest’ultimi dovranno essere portati prima<br />
allo stesso valore attraverso l’ampliamento di una o entrambe le frazioni.<br />
I numeri interi devono essere convertiti in frazione con il denominatore<br />
uguale a 1 e il valore del numeratore uguale a quello del numero intero.<br />
Ora è possibile addizionare o sottrarre i numeratori delle frazioni. Il denominatore<br />
rimane invariato.<br />
11
12<br />
Minos<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Se il denominatore comune non è immediatamente riconoscibile, può essere<br />
calcolato moltiplicando i due denominatori. Il risultante denominatore<br />
comune non deve essere necessariamente il minore dei denominatori<br />
comuni possibili. Il risultato è comunque corretto.<br />
Nel primo caso la prima frazione è stata ampliata con 2, con il risultante<br />
denominatore comune 4. Nel secondo caso invece, il denominatore<br />
comune 8 è stato ricavato moltiplicando entrambi i denominatori 2 e 4<br />
con l’ampliamento relativo delle due frazioni. Finalmente il risultato della<br />
frazione è stato ridotto. Entrambi i calcoli dimostrano che la metà di una<br />
mela e un quarto di una mela formano insieme tre quarti di una mela.<br />
Risolvete il problema 7 dell‘eserciziario!<br />
La moltiplicazione e la divisione tra frazioni è più semplice rispetto<br />
all’addizione perché non c’è bisogno di calcolare il comune denominatore.<br />
Per moltiplicazione di frazioni si intende semplicemente la moltiplicazione<br />
di entrambi i numeratori e denominatori. Le frazioni possono essere col-<br />
<br />
<br />
i numeri così ridotti il calcolo diventa più facile.<br />
Risolvete il problema 8 dell‘eserciziario!<br />
Per eseguire una divisione tra frazioni, si deve prima trasformala in una<br />
moltiplicazione. Per fare questo è necessario trovare il valore reciproco<br />
con il quale si andrà a dividire la frazione. Quest’ultimo si ottiene scambiando<br />
il denominatore con il numeratore. La divisione avviene quindi<br />
dalla moltiplicazione della frazione reciproca.<br />
Risolvete il problema 9 dell‘eserciziario!
Esempio<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
Se si calcolano le frazioni con una calcolatrice si deve fare attenzione<br />
che i calcolatori non consentano l’esecuzione diretta delle frazioni.<br />
L’esecuzione dovrà essere svolta separatamente, una ad una.<br />
Si ottiene un risultato sbagliato calcolando la frazione in questo modo:<br />
3 : 2 · 5 = 7,5<br />
La differenza è chiara invece se l’operazione viene introdotta come una<br />
frazione:<br />
Per calcolare quest’esempio correttamente con la calcolatrice, le operazioni<br />
devono essere scritte in questo modo:<br />
3 : 2 : 5 = 0,3<br />
La divisione per 5 deve essere successiva perchè il numero 5 appartiene<br />
al denominatore.<br />
Ovviamente è possibile calcolare il valore del denominatore prima di<br />
dividere il numeratore per quest’ultimo. Questo calcolo è necessario<br />
anche quando il denominatore contiene un’addizione o una sottrazione:<br />
L’addizione nel numeratore deve essere calcolata con la stessa priorità<br />
come se trovasse all´interno di una parentesi. Quindi facendo il calcolo<br />
l ´addizione deve essere eseguita prima della divisione:<br />
3 : ( 2 + 5 ) = 0,428571...<br />
La formula calcolata è chiamata frazione decimale. In questa forma la<br />
<br />
Nella parte sinistra della virgola si trovano le unità, le decine, le centinaia.<br />
Nella parte destra invece i decimi, i centesimi, i millesimi e così via.<br />
Nel caso di frazioni, come nell`esempio, il numero dei posti dopo la virgola<br />
che si vedono sullo schermo della calcolatrice, è limitato soltanto<br />
<br />
Se si calcolano altri posti ci si rende subito conto che i primi sei dopo la<br />
<br />
13
14<br />
Minos<br />
1.3 Tipi di calcoli elevati<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Le frazioni decimali continue/periodiche sono rappresentate da una linea<br />
posta al di sopra i numeri che si ripetono in modo periodico.<br />
A seconda della richiesta precisione la frazione può essere arrotondata.<br />
L‘ultima cifra che deve essere mantenuta, rimane immutata se seguita<br />
dal numero 0, 1, 2, 3 o 4. Mentre bisognerà aggiungere all´ultima cifra il<br />
numero 1 se seguita dai numeri 5, 6, 7, 8, 9.<br />
Qui un´esempio della frazione soprastante arrotondata da due o tre cifre<br />
dopo la virgola:<br />
L‘arrotondamento causa sicuramente un´errore di calcolazione. In genere<br />
i numeri arrotondati dovrebbero avere uno o due cifre in più rispetto ai<br />
numeri usati all‘inizio del calcolo. Un arrotondamento di più cifre fa accrescere<br />
il tempo di calcolazione.<br />
Già come mostrato nelle operazioni aritmetiche di base, l´addizione<br />
multipla di un determinato valore equivale alla moltiplicazione. Le moltiplicazioni<br />
ripetute per uno stesso valore conducono alla calcolazione<br />
potenziata.<br />
Nella calcolazione potenziata, il numero che deve essere moltiplicato è<br />
chiamato numero di base o cardinale. L‘esponente, che viene scritto in<br />
apice alla base, indica per quante volte il numero deve essere moltiplicato.<br />
In geometria, per calcolare l`area A di un quadrato, devono essere<br />
moltiplicati tra loro entrambe i lati uguali di a. Nel caso di un cubo viene<br />
moltiplicata la base quadrata<br />
A = a · a = a 2<br />
V = a · a · a = a 3<br />
Di conseguenza, le unita sono moltiplicate. L´area viene indicata con m2<br />
, il volume con m3.
Esempio<br />
Importante<br />
Importante<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
La lunghezza del lato di un cubo è 3m. Qual‘è il volume?<br />
V = 3 m · 3 m · 3 m = 3 3 m 3 = 27 m 3<br />
Minos<br />
L‘esponente può anche prendere la forma di una frazione decimale.<br />
Questo conduce al calcolo delle radici. Nel caso che un esponente sia<br />
negativo, lo si può trasformare in esponente positivo posizionando l´ intera<br />
potenza nel denominatore di una frazione, 3 -2 = 1/3 2 = 1/9<br />
Un numero qualunque con l‘esponente uguale a 0 è sempre uguale a 1.<br />
Un numero qualunque con l‘esponente uguale a 1 da sempre uno, perchè<br />
esiste soltanto una volta come fattore della moltiplicazione.<br />
2 6 = 2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2<br />
6 2 = 6 · 6<br />
6 0 = 1<br />
6 1 = 6<br />
6 –2 = 1/6 2 = 1/36<br />
Risolvete il problema 10 dell‘eserciziario!<br />
15
16<br />
Minos<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Le potenze con il numero 10 alla base hanno una certa importanza. Vengono<br />
chiamate potenze a base dieci (potenze di dieci) e vengono usate<br />
soprattuto per esprimere numeri molto grandi o molto piccoli.<br />
Il calcolo delle potenze a base dieci è molto facile. L’esponente indica<br />
ro<br />
di volte che il punto decimale deve essere spostato alla del numero 1 .<br />
L’esponente negativo mostra di quante posizioni deve essere spostata<br />
la virgola a sinistra del numero 1.<br />
10 6 = 1000000<br />
10 2 = 100<br />
10 0 = 1<br />
10 –2 = 0,01<br />
10 –3 = 0,001<br />
È più facile esprimere numeri grandi e piccoli in combinazione con le potenze<br />
decimali. In questo caso il numero viene espresso come una cifra<br />
<br />
quante volte si deve spostare la virgola.<br />
C’è anche la possibilità di usare le potenze a base dieci con 3 esponenti<br />
di divisione, quali 3, 6 e 9, e così -3, -6 e -9. Questi si possono sostituire<br />
<br />
e giga, oppure mili, micro e nano.<br />
125000 = 1,25 · 10 5 = 125 · 10 3<br />
0,000125 = 1,25 · 10 –4 = 125 · 10 –6<br />
1 km = 10 3 m = 1000 m<br />
1 nm = 10 –9 m = 0,000000001 m
Conoscenze fondamentali<br />
Esercizio Risolvete i problemi 11 e 12 dell’eserciziario!<br />
Esercizio<br />
Minos<br />
Non tutte le calcolatrici hanno l’opzione del calcolo della potenza. Le<br />
calcolatrici che offrono la possibilità di fare calcoli elevati, sono chiamate<br />
<br />
Per calcolare potenze alla seconda o alla terza di solito nelle calcolatrici<br />
ci sono pulsanti separati x2 e x3. Il pulsante xy si usa per calcolare altre<br />
potenze.<br />
Per le potenze a base dieci si usa il tasto EXP. A seconda del modello<br />
della calcolatrice, nel display viene riservata una posizione per indicare<br />
le potenze a base dieci..........<br />
<br />
e digitando i numeri dell’esercizio precedente.<br />
17
18<br />
Minos<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
L‘addizione delle potenze è possibile soltanto nel caso in cui la base e<br />
l‘esponente delle potenze che devono essere addizionate, sono uguali.<br />
Questo addizioni vengono eseguite spesso quando la base è una variabile.<br />
2x 2 + 5x 2 = 7x 2<br />
1,5a 7 + 3,6a 7 = 5,1a 7<br />
La moltiplicazione di una potenza è possibile soltanto quando la base<br />
o l‘esponente sono uguali. Quando le basi sono uguali, gli esponenti<br />
vengono addizionati, mentre con esponenti uguali le basi vengono moltiplicate<br />
.<br />
a n · a m = a (n+m)<br />
a n · b n = (a · b) n<br />
Allo stesso modo, quando si dividono potenze con la stessa base, gli<br />
esponenti vengono sottratti. Quando si dividono le potenze che hanno<br />
gli stessi esponenti, una basa viene divisa dall’altra.<br />
Facendo il calcolo delle potenze, entrambi gli esponenti vengono moltiplicate<br />
fra loro. Così si possono rappresentare anche numeri molto grandi<br />
o molto piccoli in maniera abbreviata.<br />
(a m ) n = a <br />
x 2 · x 3 = (x · x) · (x · x · x) = x (2+3) = x 5<br />
x 5 · x –2 = x (5–2) = x 3<br />
x 5 · y 5 = (x · y) 5<br />
(10 10 ) 10 = 10 = 10 100 , una1 con 100 volte zero.
Conoscenze fondamentali<br />
Esercizio Risolvete il problema 13 dell‘eserciziario!<br />
Esercizio<br />
Minos<br />
Se vogliamo conoscere la lunghezza di un lato di un quadrato di cui conosciamo<br />
l’area, allora cacolaremo la sua radice. Questo tipo<br />
di calcolo viene anche chiamato estrazione della radice o radicale. Per<br />
esempio, se un quadrato ha un area di 4 m2, la lunghezza del lato è 2m.<br />
In questo caso è stata calcolata la radice quadrata. Questo calcolo viene<br />
rappresentato nel modo seguente:<br />
<br />
valore numerico che se moltiplicato per se stesso ci risulta questo numero.<br />
Siccome questo calcolo non è così facile, ogni calcolatrice possiede un<br />
tasto per la individuazione della radice.<br />
La radice può essere anche rappresentata sotto forma di potenza utilizzando<br />
l’esponente nella forma di frazione, invece di utilizzare il segno<br />
della radice. Anche altre frazioni possono essere rappresentate come<br />
esponenti. Bisogna prendere ora in considerazione la radice cubica. Con<br />
essa è possibile calcolare la lunghezza di un lato con il volume conosciuto.<br />
Risolvete il problema 14 dell´eserciziario!<br />
19
20<br />
Minos<br />
1.4 Numeri binari<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Nel nostro sistema numerico decimale vengono utilizzate dieci cifre da<br />
0 a 9.Le cifre grandi sono composte dall’insieme di più numeri, quindi la<br />
posizione di ogni numero è molto importante.<br />
Le posizioni da destra a sinistra sono chiamate unità, decina, centinaia,<br />
etc. La cifra nella posizione delle centinaia viene moltiplicata con 100, la<br />
cifre del posto decino con 10. Insieme all‘unità, si riceve il numero totale.<br />
Dunque, si può scrivere:<br />
325 = 3 · 100 + 2 · 10 + 5 = 3 · 10 2 + 2 · 10 1 + 5 · 10 0<br />
Questo modo di calcolare è per noi normale.Tutto sommato abbiamo<br />
dieci dita con le quali contare. Oltre al sistema numerico decimale però<br />
ci sono altri tipi di sistemi di numerazione. La dozzina ad esempio, consiste<br />
in dodici parti uguali. Un giorno consiste a due volte 12 ore e un‘ora<br />
è composta da 60 minuti, così un minuto da 60 secondi. Prima che un<br />
minuto nuovo comincia, devono essere passati 60 secondi.<br />
I computer utilizzano il sistema numerico binario che utilizza soltanto due<br />
stati o cifre, 0 e 1. Per evitare confusione il numero 1 viene sostituito a<br />
volte con la lettera L.<br />
Il vantaggio di questo sistema numerico è che i due stati possono essere<br />
rappresentati facilmente con la corrente elettrica che può essere<br />
presente o assente, oppure con un chip di memoria, attivo o passivo.<br />
Altre possibilità non sono ammesse.<br />
Siccome i numeri binari utilizzano soltanto due cifre, questi diventano<br />
velocemente più lunghi dei numeri decimali. Qui sotto vengono riportati<br />
alcuni numeri decimali con il loro corrispondente valore binario:<br />
Decimale Binario<br />
0 0<br />
1 1<br />
2 10<br />
3 11<br />
4 100<br />
5 101<br />
6 110<br />
7 111<br />
8 1000<br />
9 1001<br />
10 1010<br />
11 1011<br />
12 1100<br />
13 1101<br />
14 1110<br />
15 1111
Esercizio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
Ad ogni modo viene utilizzata una potenza a base 2. Per questo<br />
viene chiamato sistema binario.<br />
Per esprimere il numero decimale 6 nella forma binaria, si scrive:<br />
110 = 1 · 2 2 + 1 · 2 1 + 0 · 2 0 = 1 · 4 + 1 · 2 + 0 · 1<br />
Come si può vedere, da destra a sinistra le cifre binarie hanno il valore di<br />
1, 2, 4, 8, 16, etc. Per convertire un numero da decimale a binario, esso<br />
deve essere diviso per 2 e tenendo in considerazione il resto. La divisione<br />
nente<br />
in un ordine di successione inverso, otteniamo il numero binario.<br />
Conversione del numero decimale 29 in un numero binario:<br />
29 diviso per 2 14 Resto 1<br />
14 diviso per 2 7 Resto 0<br />
7 diviso per 2 3 Resto 1<br />
3 diviso per 2 1 Resto 1<br />
1 diviso per 2 0 Resto 1<br />
<br />
in questo caso sono 11101.<br />
È chiaro che quando vengono convertiti numeri decimali dispari in numeri<br />
binari, l´ultima cifra è sempre uguale a 1, perchè dividendo i numeri<br />
dispari per 2 il loro valore residuo equivale sempre a 1.<br />
Risolvete il problema 15 dell‘eserciziario!<br />
Mentre, per trasformare un numero binario in un numero decimale, si<br />
deve determinare il valore di ogni cifra del numero binario. Tutti i valori<br />
con il numero binario 1 vengono addizionati tra loro, mentre gli altri valori<br />
vengono ignorati. Come già menzionato, questi valori sono potenze con<br />
la base 2. La prima cifra sulla destra ha il valore di 20, quindi 1.<br />
La conversione del numero binario 11001 si calcola come segue:<br />
1 2 4 = 16 16<br />
1 2 3 = 8 8<br />
0 2 2 = 4 0<br />
0 2 1 = 2 0<br />
1 2 0 = 1 1<br />
Somma: 25<br />
Risolvete il problema 16 dell‘eserciziario!<br />
21
22<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
1.4.1 Numeri binari nel computer<br />
Di solito la persona che utilizza il computer non ha a che fare direttamente<br />
con i numeri binari. Ma quando si vuole scrivere un programma oppure<br />
si vuol programmare una memoria abile/logica o SPS, la situazione è<br />
diversa.<br />
Ad ogni modo è sempre un vantaggio possedere una conoscenza base,<br />
circa il funzionamento del computer.<br />
Un numero binario a una sola cifra è chiamato bit. Un bit ha il valore di<br />
0 oppure di 1. 8 bits formano insieme un byte. Queste otto cifre binarie<br />
<br />
volte zero, otto volte uno.<br />
All´interno del computer ogni carattere e ogni cifra del sistema decimale<br />
viene rappresentato con un byte. Quale numero binario determina un<br />
<br />
for Information Interchange). La A maiuscola per esempio, è equivalente<br />
alla successione di 01000001 o al numero decimale 65.<br />
Siccome i numeri binari possono essere molto lunghi, nell’informatica si<br />
utilizza un altro sistema numerico. Un byte viene diviso in due gruppi da<br />
quattro bit. Questi gruppi da quattro bit vengono chiamati anche „nibbles“.<br />
Un nibble o quattro bits, possono rappresentare 16 valori diversi.<br />
Per esprimere un nibble con un carattere, si usa il sistema esadecimale.<br />
Il sistema esadecimale è a base 16, al contrario del sistema numerico<br />
decimale, il quale la base è costituita dal numero. Siccome nel sistema<br />
esadecimale sono necessari ben 16 caratteri diversi, vengono disposte<br />
accanto alle cifre da 0 a 9 le lettere da A a F. Per evitare confusioni con<br />
altri sistemi numerici, si aggiunge spesso la h minuscola dopo il numero<br />
esadecimale.<br />
I numeri che si possono rappresentare con un byte, possiedono un differente<br />
settore espresso da un differente sistema numerico:
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
Attraverso l´utilizzo dei numeri binari, nel computer si vanno a formare<br />
determinati numeri che sono il risultato di potenze a base 2. Per esempio:<br />
2 6 = 64<br />
2 7 = 128<br />
2 8 = 256<br />
2 9 = 512<br />
2 10 = 1024<br />
Questi numeri si possono trovare specialmente nei chip di memoria(memoria<br />
elettronica). Quindi è per via dei numeri binari quando se scheda ha una<br />
capacità di 512 MByte di memoria e non di 500.<br />
<br />
numerici. Nel sistema decimale un chilo equivale al valore di 1000, cosi<br />
come 1000 metri equivalgono a un chilometro. Nell‘elaborazione dati<br />
invece 1024 byte formano un kilobyte.<br />
<br />
-<br />
<br />
valore 1000 o 1024.<br />
<br />
mentre il valore bytes è di 1024.<br />
La velocità di trasmissione di un canale telefonico ISDN è di 64 kbit/s, cioè<br />
esattamente 64.000bit/s e non 65.536 bit/s, che sarebbe il risultato di 64<br />
x 1024. Un Hard disk moderno di 400 Gigabyte equivale a 400 miliardi<br />
di byte. Ma siccome il computer utilizza il sistema numerico binario, ci<br />
risulterà una capacità di 372,5 Gb. I produttori di hard disk preferiscono<br />
usare il valore 400Gb invece di 372,5.<br />
23
24<br />
Minos<br />
1.5 Calcoli con variabili<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Con le variabili si possono rappresentare (regole valide generali) sotto<br />
forma di formula. Per rappresentare le variabili vengono utilizzate le<br />
lettere dell´alfabeto. Sostituendo una variabile con un valore concreto,<br />
sarà possibile calcolare il risultato per qualsiasi caso singolo.<br />
Ad esempio la formula per il calcolo dell´ area di un rettangolo è la seguente:<br />
A = a · b<br />
<br />
<br />
rettangolo.<br />
Viariabili come a e b possono essere gestite allo stesso modo dei numeri.<br />
Si possono eseguire con le stesse regole dei numeri, come ad esempio,<br />
l´esecuzione della moltiplicazione e la divisione prima dell´addizione e la<br />
sottrazione, o anche per eseguire le regole per l‘inclusione e l‘esclusione<br />
delle parentesi. Ovviamente si può calcolare il risultato solo sostituendo<br />
le variabili con dei valori concreti.<br />
Se si deve calcolare un‘equazione, solo un valore dev‘essere sconosciuto<br />
per ottenere un risultato determinato. Nelle equazioni ad esempio per<br />
calcolare l’area di un rettangolo, dobbiamo conoscere la lunghezza di<br />
tutte e due i lati di esso.<br />
Ma può accadere anche che si conosce soltanto l´area e la lunghezza<br />
di un solo lato del rettangolo e quindi l´altro lato dovrà essere calcolato.<br />
In questo caso l’equazione deve essere trasformata così che il valore<br />
sconosciuto rimanga isolato in un lato del simbolo dell´uguale.<br />
La combinazione dei numeri, delle variabili e dei segni di operazione<br />
aritmetica in un lato del segno uguale sono chiamati „termini“.<br />
Il valore sconosciuto di solito viene rappresentato con la lettera x. La<br />
trasformazione di un equazione viene anche chiamata soluzione di x.<br />
La trasformazione avviene svolgendo la stessa operazione aritmetica su<br />
entrambi lati del simbolo dell ´uguale, quindi sui termini. Quest‘operazione<br />
viene scritta a destra dell’equazione e viene separata con una barra<br />
verticale.<br />
Dopo la trasformazione, il valore x che deve essere calcolato, deve rimanere<br />
a sinistra del simbolo uguale.
Esempio<br />
Esercizio<br />
1.6 Calcolo della percentuale<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
a = b + x | – b<br />
a – b = x<br />
x = a – b<br />
a = b – x | + x<br />
a + x = b | – a<br />
x = b – a<br />
x : a = b | · a<br />
x = b · a<br />
a : x = b | · x<br />
a = b · x | : b<br />
a : b = x<br />
x = b<br />
Risolvete il problema 17 dell’eserciziario!<br />
Minos<br />
Nella vita quotidiana trattiamo spesso con valori che vengono espressi<br />
<br />
<br />
di persone che appartengono ad una determinata fascia di età nella<br />
popolazione.<br />
Qui il valore di riferimento è 100, e il valore della percentuale è parte di<br />
100, senza il menzionamento del valore assoluto.<br />
<br />
<br />
seconda bottiglia contiene di più rispetto alla prima bottiglia.<br />
<br />
a 0,6 litro.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Dipende dalla formulazione del problema, uno degli altri tre valori è sconosciuto<br />
e può essere calcolato dopo aver eseguito appropriatamente<br />
la conversione dell‘equazione.<br />
Risolvete il problema 18 dell‘eserciziario!<br />
25
26<br />
Minos<br />
1.6.1 Calcolo degli interessi<br />
Esempio<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Se una persona si fa concedere un prestito, di solito si devono pagare gli<br />
interessi. Gli interessi sono rappresentati in percentuale. Ia percentuale<br />
determina il tasso di interesse di 100 € che una persona deve pagare<br />
in un`anno.<br />
A quanto ammonta la percentuale del tasso d´interesse se si devono<br />
pagare 12 000 euro di interessi per un credito di 100 000 euro? 100 000<br />
<br />
percentuale dei 12 000 euro.<br />
<br />
Dopo la conversione dell‘equazione si può calcolare il valore degli inter-<br />
<br />
<br />
si calcola dividendo il valore degli interessi per la somma del prestito.<br />
x = 12000 euro : 100000 euro = 0,12<br />
<br />
<br />
<br />
percentuale deve essere premuto dopo aver eseguito la divisione, invece<br />
di premere il tasto dell´uguale. Se si esegue il calcolo con una calcolatrice<br />
che non conosciamo, si deve prima controllare il funzionamento di essa,<br />
eseguendo esempi facili.<br />
Facendo il calcolo degli interessi composti, si deve prendere in considerazione<br />
che gli interessi devono essere pagati in parecchi anni.<br />
Se ci sono 1000 euro su un libretto di risparmio e il risparmio rimane in-<br />
<br />
gli interessi di un anno e moltiplicando poi il risultato per gli altri 5 anni,
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
Ma dopo un´anno si troveranno nel libretto di risparmi 1030 Euro, e gli<br />
interessi nel secondo anno devono essere pagati corrispondentemente a<br />
questa somma. La formula seguente viene utilizzata di solito per questo<br />
tipo di calcolazione, in cui G0 sta per il capitale d‘avviamento e Gn è il<br />
prestito dopo gli anni n . Z sta per il valore di interesse e n per il numero<br />
degli anni.<br />
G n = G 0 (1 + z/100) n<br />
<br />
il seguente risultato:<br />
G 5 = 1000 euro · (1 + 3/100) 5<br />
G 5 = 1000 euro · (1 + 0,03) 5<br />
G 5 = 1000 euro · 1,03 5<br />
G 5 = 1159,27 euro<br />
La differenza del risultato del calcolo precedente non è molto grande.<br />
Ma con un lasso di tempo maggiore e un tasso d´interesse più alto, la<br />
differenza è naturalmente più grande.<br />
<br />
versata si raddoppi. Se invece non venissero compresi nella calcolazione<br />
i dovuti interessi, allora basterebbero circa 33 anni per ottenere il doppio<br />
della somma.<br />
Se il credito venisse ripagato costantemente con rate di uguale porzione,<br />
la maggior parte della prima rata ci servirà per coprire gli interessi, e soltanto<br />
la parte rimanente ridurrà il credito. Soltanto attraverso i pagamenti<br />
si ridurrà la parte degli interessi e grossa parte del credito sarà ripagata.<br />
Risolvete l´esercizio 19 nell’eserciziario!<br />
27
28<br />
Minos<br />
1.7 Geometria<br />
1.7.1 Angolo<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Prima di introdurre concetti geometrici, occorre menzionare alcune de-<br />
<br />
Un corpo possiede tre direzioni di misura: lunghezza, larghezza ed altezza.<br />
Quindi è tridimensionale. Un piano ha soltanto due dimensioni.<br />
<br />
è il bordo del cubo ed ha soltanto una dimensione. Un punto invece non<br />
<br />
come punto d‘intersezione di due linie.<br />
Oltre a il punto anche la retta appartiene ai fondamenti geometrici. Una<br />
<br />
<br />
In un piano due rette possono intersecarsi tra loro al massimo in un punto,<br />
ad eccezione in cui le rette venissero sovrapposte l´un l´altre.In questo<br />
caso tutti i punti coincidono tra loro. Se due rette su di un piano non si<br />
intersecano allora queste vengono chiamate parallele.<br />
<br />
<br />
Un segmento, come una retta, viaggia attraverso due punti (estremi),<br />
ma questi ne determinano la sua lunghezza. Un segmento è quindi la<br />
connessione più breve tra due punti.<br />
Nel caso in cui due raggi partono da un punto in comune, essi vanno<br />
a formare un angolo. Se ruotiamo uno di questi raggi intorno al punto,<br />
<br />
indicherà l’angolo.<br />
Un cerchio è diviso in 360 settori, che si chiamano gradi. Un angolo di<br />
360° è un angolo completo, e si chiama angolo giro.<br />
Un angolo con un valore di 0° e 90° si chiama angolo acuto. Un angolo<br />
ottuso ha un valore di 90° e 180°.<br />
Se tutti e due i raggi sono perpendicolari tra loro, vanno a formare il così<br />
chiamato angolo retto. Il suo valore è di 90°.<br />
Nel caso che i due raggi si trovino in direzione direttamente opposta tra<br />
di loro, essi formano un angolo piatto col valore di 180°. Angoli dal valore<br />
tra 180° e 360° vengono chiamati angoli concavi.
Conoscenze fondamentali<br />
angolo spitzer acuto Winkel angolo rechter retto Wink el angolo stum pfer ottuso Winkel<br />
angolo gestreckter piattoWink el angolo überstum concavo pfer Winkel angolo Vollwinkel giro<br />
angoli Winkel tra an rette sich<br />
intersecate schneidenden Gerad<br />
Immagine 3: Angoli a rette lineari<br />
angolo a<br />
Stufenwink el<br />
gradini<br />
Minos<br />
angolo<br />
W echselwinkel<br />
alterni<br />
angolo entgegengesetzt opposto<br />
liegende W inke<br />
Se due rette vengono intersecate tra loro, vanno a formarsi quattro angoli.<br />
<br />
insieme sempre il valore di 180°.<br />
Se una retta attraversa due linee parallele, si formano in totale otto angoli<br />
separati. La gradazione di questi angoli è uguale. Questo vale anche per<br />
gli angoli alterni.<br />
La somma degli angoli in posizione opposta tra di loro è sempre di 180°.<br />
29
30<br />
Minos<br />
1.7.2 Quadrangolo<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Un quadrangolo è determinato da quattro punti. Su una retta si possono<br />
trovare non più di due punti. A seconda della posizione e la lunghezza<br />
dei loro lati, si possono distinguere diversi tipi di quadrangoli.<br />
Un quadrato possiede quattro lati uguali. I lati opposti sono paralleli. Ogni<br />
angolo di un quadrato è di 90°.<br />
L’area del quadrato si calcola con la lunghezza dei suoi lati.<br />
Qui di seguito A rappresenta l’area e a la lunghezza del lato.<br />
A = a 2<br />
Il perimetro di un quadrato è la somma della lunghezza dei quattro lati<br />
uguali.<br />
U = 4 · a<br />
Nel rettangolo, a differeza del quadrato, soltanto i lati opposti sono uguali.<br />
L’area del rettangolo si calcola moltiplicando lunghezza per larghezza.<br />
A = a · b<br />
Il perimetro si calcola sommando le lunghezze dei quattro lati. Siccome<br />
due lati hanno sempre la stessa lunghezza, possiamo calcore il perimetro<br />
in questo modo:<br />
U = 2a + 2b<br />
Il pavimento di una stanza deve essere tappezzato. La stanza è lunga<br />
6m e larga 4m. Quanti metri quadrati dovranno essere rivestiti? Quanti<br />
metri di bordo del tappeto ci servono per tutta la stanza ignorando le<br />
<br />
A = a · b<br />
A = 6 m · 4 m<br />
A = 24 m 2<br />
U = 2a + 2b<br />
U = 2 · 6 m + 2 · 4 m<br />
U = 12 m + 8 m<br />
U = 20 m<br />
Abbiamo bisogno di 24 m2 di rivestimento del pavimento. Il bordo del<br />
tappeto deve avere una lunghezza totale di 20m.
Conoscenze fondamentali<br />
quadrato- rettangolo rombo<br />
Quadrat Rechteck Rhomb us romboide Rhomboid<br />
trapezio Trapez aquilone D rachenviereck quadrangolo<br />
konkaves Viereck<br />
concavo<br />
<br />
Esercizio<br />
Minos<br />
Oltre al quadrato ed al rettangolo, esistono altri tipi di quadrangoli.<br />
I parallelogrammi sono dei quadrangoli e i loro lati opposti sono uguali<br />
e paralleli tra di loro. Per questo anche il quadrato e il rettangolo sono<br />
considerati parallelogrammi. Il rombo, come il quadrato, ha quattro lati<br />
uguali, ma i suoi angoli non sono angoli retti e quindi possiedono un valore<br />
diverso da 90°. Il romboide, come il rettangolo, possiede due lati opposti<br />
di uguale lunghezza, ma anche i suoi angoli non sono di 90°.<br />
Il trapezio dispone di due lati paralleli e tutti i suoi lati possono avere<br />
lunghezze diverse. Invece l’ aquilone possiede due lati adiacenti di uguale<br />
lunghezza e nessun lato è parallelo con un altro. La sua forma è la<br />
stessa di un acquilone per bambini.<br />
<br />
è spostato verso all’interno.<br />
La maniera più conveniente per calcolare l´area di questi quadrilateri è<br />
quella di divedere l‘area in triangoli e calcolare separatamente l´area di<br />
ogni triangolo. Il perimetro si calcola sommando le lunghezze dei quattro<br />
lati.<br />
Risolvete il problema 20 dell’eserciziario!<br />
31
32<br />
Minos<br />
1.7.3 Triangolo<br />
angolo<br />
acuto<br />
Importante<br />
<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Un triangolo è determinato da tre punti, i quali non possono trovarsi su di<br />
una retta. Questi tre punti vengono chiamati A, B e C, mentre i lati opposti<br />
di questi tre punti vengono indicati con a, b e c. Gli angoli di un triangolo<br />
sono rappresentati dalle lettere greche α (alpha), β (beta) e γ (gamma).<br />
La somma dei tre angoli interni di un triangolo è 180°.<br />
I triangoli hanno forme differenti. Un acutangolo (triangolo acuto) ha tutti<br />
gli angoli interni minori di 90°. Un ottusangolo (triangolo ottuso) ha un<br />
angolo interno maggiore di 90°. Un rettangolo retto (triangolo rettangolo)<br />
ha un angolo di 90° (angolo retto). Per questi angoli valgono delle formule<br />
<br />
Un triangolo con due lati di uguale lunghezza è chiamato isoscele. Nel<br />
caso di un triangolo con tutti e i tre lati di uguale lunghezza, il triangolo è<br />
chiamato triangolo equilatero. In questo caso, anche i suoi angoli interni<br />
sono pari a 60°.<br />
L’altezza h è una linea dritta che parte da uno dei vertici di un angolo e<br />
perpendicolare ai lati opposti. Siccome in un triangolo ci sono tre tipi di<br />
altezze differenti esse sono indicate con h a , h b e h c, , in conformità del<br />
loro lato corrispondente.<br />
angolo<br />
retto<br />
angolo<br />
ottuso<br />
angolo<br />
isoscele<br />
angolo<br />
equilatero
Esempio<br />
Importante<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
L’altezza in un triangolo isoscele, è perpendicolare al lato con una lunghezza<br />
differente, divide questo lato in due parti uguali.<br />
L´area di un triangolo equivale alla metà del prodotto dell’altezza e del<br />
lato sul quale sta l’altezza:<br />
Qual’è l’area di un triangolo che ha la lunghezza di un lato pari a c = 5<br />
cm e l´altezza hc = 4 cm?.<br />
Siccome l’altezza è sempre perpendicolare ad un lato, essa divide il tri-<br />
<br />
di un triangolo rettangolo, per questo è preferibile trasformare il triangolo<br />
in due triangoli retti, se si vuole eseguire la calcolazione dell´area.<br />
In un triangolo rettangolo, il lato opposto all´angolo retto è chiamato ipotenusa.<br />
E gli altri due lati del triangolo sono chiamati cateti.<br />
Per i triangoli retti vale il teorema di Pitagora, ovvero, che in ogni triangolo<br />
rettangolo, l‘area del quadrato costruito sull‘ ipotenusa è pari alla somma<br />
delle aree dei quadrati costruiti sui cateti. La formula viene scritta così:<br />
c 2 = a 2 + b 2<br />
I due cateti di un triangolo rettangolo hanno una lunghezza di 3 cm e di<br />
4 cm. Qual è la lunghezza dell’ipotenusa?<br />
c 2 = a 2 + b 2<br />
c 2 = 3 2 cm 2 + 4 2 cm 2<br />
c 2 = 9 cm 2 + 16 cm 2<br />
c 2 = 25 cm 2<br />
c = 5 cm<br />
L’ipotenusa ha una lunghezza di 5 cm.<br />
Risolvete il problema 21 dell’eserciziario!<br />
33
34<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
a 2<br />
<br />
a b<br />
Esempio Un triangolo isoscele ha due lati, lato a e lato b, pari a 13 cm. Il lato c ha<br />
una lunghezza di 10 cm. Qual è l’area del triangolo?<br />
c<br />
c 2<br />
Prima si deve calcolare l’altezza del triangolo, dividendo il triangolo isoscele<br />
in due triangoli rettangoli. La lunghezza dell’ipotenusa di ogni angolo<br />
rettangolo è 13 cm e un cateto è uguale alla metà della lunghezza del<br />
lato c, cioè 5 cm. Questa parte del lato viene chiamata d. Ora è possibile<br />
calcolare l´altezza eseguendo il teorema di Pitagora.<br />
a2 2 2 = h + d c<br />
2 2 2<br />
h = a – d c<br />
2 2 2 2 2<br />
h = 13 cm – 5 cm c<br />
2 2 2<br />
h = 169 cm – 25 cm c<br />
2 2<br />
h = 144 cm c<br />
h = 12 cm<br />
c<br />
Con l’altezza e la lunghezza del lato è possibile ora calcolare l’area.<br />
b 2
1.7.4 Funzioni trigonometriche<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
Per il calcolo del triangolo rettangolo, si possono usare le funzioni trigonometriche<br />
seno, coseno e tangente. Se si vogliono calcolare altri tipi di<br />
triangolo utilizzando le funzioni trigonometriche, essi devo essere divisi<br />
in triangoli retti.<br />
Accanto all’ipotenusa entrambi i cateti hanno una denominazione speciale.<br />
L`adiacente è il cateto che forma con l’ipotenusa l’angolo al quale<br />
vengono eseguite le calcolazioni. Il lato opposto o cateto è invece il cateto<br />
opposto a quest’angolo.<br />
Il seno di un angolo equivale al lato opposto diviso dall´ipotenusa.<br />
sin α =<br />
Glato egenkathete opposto<br />
Hipotenuso ypotenuse<br />
Per ottenere dal seno di un angolo di nuovo l´angolo, prima venivano<br />
utilizzate tabelle speciali. Oggi questo calcolo è più semplice grazie alle<br />
<br />
trigonometriche.<br />
Per calcolare il seno di un angolo di 30° digitiamo il valore 30 e premiamo<br />
il tasto SIN. Se il calcolo è corretto il risultato è 0,5. Per eseguire<br />
l’operazione inversa si trovano nelle calcolatrici tasti differenti. Nella<br />
maggior parte delle calcolatrici c’è un tasto che attiva più funzioni, indicato<br />
come ARC SIN oppure SIN-1. Digidando 0,5 e premendo il tasto<br />
appropriato otterremo il risultato di 30°.<br />
α<br />
ipotenusa<br />
Hypotenuse<br />
lato Ankathete adiacente<br />
<br />
G egenkathete<br />
lato opposto<br />
35
36<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Esempio Un triangolo rettangolo ha un’ipotenusa con una lunghezza di 5 cm. Il lato<br />
<br />
Esercizio<br />
sin = Gegenkathete<br />
cateto<br />
α<br />
Hypothenuse<br />
ipotenusa<br />
sin = 3cm<br />
α<br />
5cm<br />
sin<br />
α = 0,6<br />
α ≈ 36,9°<br />
Un triangolo rettangolo ha un angolo di 50°. Il lato opposto ha una lunghezza<br />
di 8 cm. Qual è la lunghezza dell’ipotenusa?<br />
sin = Gegenkathete<br />
lato opposto<br />
α<br />
Hypothenuse<br />
ipotenusa<br />
sin 50 = 8cm<br />
°<br />
c<br />
c =<br />
8cm<br />
sin 50°<br />
c ≈ 10,44 cm<br />
Un’altra funzione trigonemetrica, la funzione del coseno, può essere<br />
calcolata dall’adiacente e dall’ipotenusa.<br />
lato Ankathete adiacente<br />
cos α =<br />
Hipotenusa ypotenuse<br />
La terza importante funzione trigonometrica è la tangente. La tangente<br />
di un´agolo si ottiene dividendo i lati opposti con l´adiacente.<br />
tan α =<br />
lato G egenkathete oppposto<br />
lato Ankathete adiacente<br />
Risolvete il problema 22 nell´eserciziario!
1.7.5 Cerchio<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
Il cerchio viene determinato dal suo raggio. Il raggio viene misurato dal<br />
punto centrale della circonferenza. Il diametro del cerchio misura esattamente<br />
il doppio del raggio.<br />
Il rapporto tra la circonferenza e il diametro di un cerchio equivale al<br />
valore π. Questa lettera viene pronunciata pi. Questo valore è un nu-<br />
<br />
non contengono nessuna regolarità. Le prime cifre del numero π <br />
<br />
con le cifre 2 o 4.<br />
La formula per il calcolo della circonferenza è:<br />
U = π ⋅d = 2⋅π ⋅r<br />
Anche il valore π νεχεσσαριο περ χαλχολαρε λ αρεα δι υν χερχηιο.<br />
La formula è la seguente:<br />
Un cerchio ha una circonferenza di 20 cm. Calcolate il diametro e l’area<br />
di questo cerchio.Arrotondate il risultato di 2 cifre dopo la virgola.<br />
U = π ⋅ d<br />
d = U<br />
π<br />
d =<br />
20 cm<br />
3,1416<br />
d ≈ 6,37 cm<br />
A = 1<br />
d<br />
4<br />
A = 1<br />
2<br />
⋅π⋅ 2 2<br />
⋅ 3,1416 ⋅ 6,37 cm<br />
4<br />
2<br />
A ≈ 31,87 cm<br />
Risolvete il problema 23 dell’eserciziario!<br />
37
38<br />
Minos<br />
1.7.6 Corpo<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
contenuto del corpo rappresenta il volume di esso.<br />
Un cubo è formato da sei quadrati della stessa grandezza. Per questo<br />
<br />
A = 6 · a 2<br />
Siccome tutti i lati del cubo hanno la stessa lunghezza, il volume può<br />
essere calcolato con la formula seguente:<br />
V = a 3<br />
<br />
opposta sono rettangoli della stessa grandezza. Perciò la misura equivale<br />
alla somma di tutte e sei le aree.<br />
A = 2 (a · b + a · c + b · c)<br />
Il volume equivale al prodotto della lunghezza dei lati.<br />
V = a · b · c<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
l´altezza del cilindro. Per poter calcolare Il volume del cilindro è necessario<br />
conoscere l’area di un cerchio e l´altezza del cilindro.<br />
Un cilindro ha un diametro di 5 cm ed un’altezza di 20 cm. Qual’ è l’area<br />
ed il volume del cilindro? Per prima cosa bisogna calcolare l’area e il<br />
perimetro del cerchio.<br />
A = 1<br />
d<br />
4<br />
A = 1<br />
2<br />
⋅π⋅ 2 2<br />
⋅3,1416 ⋅5cm<br />
4<br />
A =<br />
2<br />
19,635 cm<br />
U = π ⋅ d<br />
U = 3,1416 ⋅<br />
5 cm<br />
U = 15,708 cm
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
Con la circonferenza del cerchio e l’altezza del cilindro è possibile cal-<br />
<br />
A M = U · h<br />
A M = 15,708 cm · 20 cm<br />
A M = 314,16 cm 2<br />
<br />
<br />
A Zyl = 2 · A + A M<br />
A Zyl = 2 · 19,635 cm 2 + 314,16 cm 2<br />
A Zyl = 353,43 cm 2<br />
Il volume si calcola moltiplicando l’area del cerchio per l’altezza.<br />
V Zyl = A · h<br />
V Zyl = 19,635 cm 2 · 20 cm<br />
V Zyl = 392,7 cm 3<br />
<br />
temente<br />
il cuboide è una specie di prisma.<br />
<br />
<br />
centro viene chiamata raggio. La formula seguente è usata per calcolare<br />
<br />
A = 4 · π · r 2<br />
Il volume della sfera viene calcolato con la formula seguente:<br />
V = 4<br />
3<br />
⋅π⋅ r 3<br />
Risolvete il problema 24 dell’eserciziario!<br />
Oltre a questi corpi ne esistono anche numerosi altri tipi, ma ad ogni<br />
modo non sono il soggetto di discussione in questo libro.<br />
39
40<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali
2 Fisica tecnica<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
Esempio<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Grandezza<br />
Nome dell‘unità Simbolo dell‘unità<br />
Basisgröße Basiseinheit Einheitszeichen<br />
<br />
SI<br />
Länge<br />
metroMeter<br />
massa<br />
Masse<br />
intervallo Zeit di tempo<br />
intensità Stromstärke di corrente<br />
temperatura<br />
assoluta<br />
Temperatur<br />
quantità Stoffmenge di sostanza<br />
intensità Lichtstärke luminosa<br />
Tabella 1: SI-unità<br />
Kilogramm<br />
secondo<br />
Sekunde<br />
ampere Ampere<br />
kelvin<br />
Kelvin<br />
mole<br />
Mol<br />
candela<br />
Candela<br />
<br />
m<br />
kg<br />
s<br />
A<br />
K<br />
mol<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
cd<br />
41
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Vorsatz VorsSimbolo atzzeichen<br />
Decimale Faktor<br />
Nano n 0,<br />
000<br />
000<br />
001<br />
Mikro μ 0,<br />
000<br />
001<br />
Milli m 0,<br />
001<br />
Chilo<br />
Kilo k 1000<br />
Mega M 1 000<br />
000<br />
Giga G 1 000<br />
000<br />
000<br />
<br />
Esempio <br />
<br />
Esercizio
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
con dei caratteri<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
43
44<br />
Minos<br />
2.2 Forza<br />
Esempio<br />
Importante<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
F 1<br />
F 3<br />
<br />
F 2<br />
F 1 = F 2<br />
F 1 F 3
2.2.1 Addizione di forze<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
nella sua azione-<br />
<br />
comune<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
F 3<br />
<br />
F 3 = F 1 + F 2<br />
<br />
F 3
46<br />
Minos<br />
F 1<br />
F 2<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
F 3 = F 1 + F 2<br />
F 1<br />
F 1<br />
F 2<br />
F 3<br />
F 3<br />
F 2
F 1<br />
F 2<br />
F 1 , F 2 , F 3<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
F 3<br />
F 1<br />
F 2<br />
F 3<br />
F 1,2<br />
F 3<br />
F 1,2 = F 1 + F 2<br />
F 1,2,3<br />
F 1,2<br />
F 1,2,3 = F 1 + F 2 + F 3<br />
47
Minos<br />
F 1<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
F 2 F 1 F 2<br />
F h<br />
F 1,h<br />
F h<br />
F 2,h<br />
Immagine 12: <br />
F 1,2
2.2.2 Decomposizione di forze<br />
asse Y<br />
Y-Achse<br />
Esercizio<br />
F 1<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Y-Achse asse Y<br />
<br />
F Y<br />
asse X-Achse X asse X-Achse X<br />
F 1<br />
F X
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
2.3 Momento di una forza (momento torcente)<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Immagine 14: Momento torcente<br />
M<br />
l<br />
F
Esempio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
F<br />
<br />
<br />
M<br />
F
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
2.4 Equilibrio delle forze e dei momenti torcenti<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
F A<br />
<br />
F G
2.5 Principio di leva<br />
Esempio<br />
Compito<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
F L L G G<br />
F L G G L<br />
F L <br />
F L <br />
<br />
<br />
F L<br />
<br />
l L<br />
<br />
l G<br />
F G
Minos<br />
2.6 Pressione<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
F<br />
p
4<br />
p<br />
[bar]<br />
3<br />
2<br />
1<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
e <br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
pe = 2 bar pabs = 3 bar<br />
Immagine 19: Pressione assoluta e sovrapressione<br />
p am b = ca. 1 bar<br />
p e = – 0,4 bar p abs = 0,6 bar
Minos<br />
Esempio<br />
Compito<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
2.6.1 Trasmissione di forza<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
1 1 <br />
Minos<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
F 1 1 <br />
<br />
F <br />
F <br />
-<br />
<br />
<br />
F1<br />
A1<br />
<br />
<<br />
<<br />
p<br />
F2<br />
A2
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
2.6.2 Trasmissione di pressione<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
1 1 <br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
A1 p1 ><br />
<<br />
<br />
A2 p2 F F
Esempio<br />
Esercizio<br />
2.6.3 La legge del gas<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
1 1 <br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
p V<br />
T<br />
1 1<br />
1<br />
= p V<br />
T<br />
2 2<br />
2<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
1 1 <br />
<br />
1 1 <br />
<br />
1 1
Minos<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
3 <br />
m 3 <br />
<br />
<br />
p V<br />
T<br />
1 1<br />
1<br />
= p V<br />
T<br />
2 2<br />
2<br />
1bar 8 m<br />
(273+ 20)K =<br />
3<br />
3<br />
p21m (273+<br />
50)K<br />
p =<br />
2<br />
p =<br />
2<br />
3<br />
1bar 8 m (273+ 50)K<br />
3<br />
(273+ 20)K 1m<br />
8 m 323 K<br />
1m 293 K bar<br />
3<br />
3<br />
p = 8,82 bar<br />
2<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
1 1
2.6.4 Materie correnti<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
A1<br />
v1<br />
A2<br />
v2<br />
<br />
61
Minos<br />
2.7 Tensione<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
-<br />
no<br />
deformarsi <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
l area di<br />
sezione
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
Esempio <br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
σ<br />
σ<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
63
64<br />
Minos<br />
2.8 Frizione<br />
<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
R <br />
<br />
<br />
N <br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
F R N<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
F N<br />
direzione Bewegungsrichtung<br />
di movimento<br />
F R<br />
Reibfl <br />
äche
Esempio<br />
Compito<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
F R N F R N<br />
F R R <br />
F R R
66<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
2.9 Distanza, velocità e accelerazione<br />
2.9.1 Moto uniforme<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
Esempio <br />
<br />
Compito<br />
2.9.2 Moto accelerato<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
67
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Esempio <br />
-<br />
<br />
<br />
Esempio<br />
Compito
Esempio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-
Minos<br />
2.9.3 Forze su corpi mobili<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
o
Esempio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
F G <br />
-<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
F G <br />
F G <br />
F G <br />
<br />
<br />
<br />
F G <br />
F G <br />
F G <br />
<br />
<br />
71
Minos<br />
2.10 Rotazione<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
1rad intorno al centro di rotazione quando il segmento dell´arco circolare<br />
<br />
asse<br />
Drehachse<br />
di rotazione<br />
<br />
r<br />
raggio Radius r r<br />
frammento Kreisbogenstück dell‘arco s s<br />
Punkt punto P
Esempio<br />
Compito<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
-<br />
π<br />
π<br />
π<br />
<br />
<br />
π<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
π<br />
π<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
π<br />
π)<br />
<br />
73
74<br />
Minos<br />
2.10.1 Velocità angolare<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
<br />
ω<br />
dell‘angolo di rotazione <br />
<br />
<br />
ω <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
ω <br />
ω<br />
ω<br />
ωπ<br />
π
2.10.2 Accelerazione angolare<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
-<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
αω<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
αω<br />
α<br />
α
76<br />
Minos<br />
2.11 Lavoro, energia e potenza<br />
2.11.1 Lavoro<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
6 <br />
–7 <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
N
Esempio<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
G <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
77
Minos<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
-
2.11.2 Energia<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
calcolata<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
E <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
E <br />
E <br />
E <br />
E
Minos<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
E <br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
E <br />
E m <br />
E <br />
<br />
E m <br />
E <br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
-
Conoscenze fondamentali<br />
2.11.3 Principio della conservazione dell‘energia<br />
Esempio<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
dice<br />
<br />
+ E <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
E <br />
<br />
<br />
<br />
m
Minos<br />
2.11.4 Potenza<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
η auf<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
η auf<br />
η<br />
η
Minos<br />
2.12 Termodinamica<br />
2.12.1 Temperatura<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
-<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-
Esempio<br />
2.12.2 Dilatazione di corpi solidi<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
α <br />
α----------- <br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
α
Minos<br />
2.12.3 Dilatazione dei gas<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
γ <br />
<br />
-<br />
<br />
-<br />
<br />
γ<br />
<br />
γ<br />
<br />
<br />
3 <br />
<br />
<br />
γ <br />
3 <br />
3<br />
3 <br />
<br />
<br />
<br />
γ
Conoscenze fondamentali<br />
2.12.4 Energia termica e capacità termica<br />
Esempio<br />
Esercizio<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
-
Minos<br />
Conoscenze fondamentali
3 Disegno tecnico<br />
Conoscenze fondamentali<br />
3.1 Fondamenti del disegno tecnico<br />
3.1.1 Il disegno tecnico come mezzo della comunicazione<br />
Minos<br />
Oggi giorno i prodotti non vengono più realizzati dalla singola persona,<br />
ma in larga misura il lavoro viene diviso tra un gruppo di collaboratori.<br />
Infatti, già nella fase di design di un prodotto, il lavoro viene diviso in<br />
sezioni/settori e workshops differenti.<br />
<br />
tutto il mondo. Molti elementi di costruzione sono componenti standart<br />
oppure possono essere comprati da imprese ausiliarie.<br />
<br />
tra personi ed AZIENDE differenti. Malgrado la modernità dei computers,<br />
le conoscenze di disegno tecnico sono ancora molto importanti per la<br />
comunicazione e lo scambio di informazioni.<br />
Il disegno tecnico offre la possibilità di rappresentare pezzi lavorati<br />
tridimensionali a misura esatta e soltanto in due dimensioni. Tutte le informazioni<br />
necessarie per la produzione possono essere contenute nel<br />
disegno tecnico, ad esempio:<br />
- scala e tolleranza<br />
<br />
- materiali usati<br />
- trattamenti termici<br />
- protezioni anticorrosive<br />
- istruzioni di assemblaggio.<br />
Nella preparazione del disegno tecnico, dovranno essere seguite determinate<br />
regole, che serviranno a far capire al tecnico o all´artigiano il lavoro<br />
da svolgere. Queste leggi sono chiamate norme di disegno.<br />
zione<br />
dei processi di creazione.<br />
Questi compiti includono:<br />
- la creazione di disegni tecnici,<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
89
90<br />
Minos<br />
3.1.2 Tipi di disegni<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Nel campo della tecnica le norme sono le regole. Esse permettono lo<br />
scambio e le informazioni dei prodotti. Esistono norme differenti per<br />
differenti campi di utilizzo.<br />
Norma DIN<br />
Le norme DIN sono rilasciate dalla „Deutsche Institut für Normung“<br />
(l’Istituto tedesco per la standardizzazione). I contenuti sono sviluppati<br />
da singoli comitati, che sono i rappresentanti dall´industria, il campo della<br />
sioni<br />
delle norme specialisti. Rappresentanti dell’industria, della ricerca,<br />
della rappresentanza degli interessi e dell’autorità fanno parte di queste<br />
commissioni. Si possono comprare le norme DIN alla casa editrice Beuth.<br />
Norme ISO<br />
Le norme ISO vengono riconosciute in tutto il mondo. Esse vengono<br />
rilasciate dall´Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione<br />
(International Organization for Standardization). L’istituto tedesco per la<br />
standardizzazione è membro dell’ISO.<br />
Le norme ISO sostengono la collaborazione mondiale nel campo della<br />
tecnica. Oltre alle norme tecniche, ci sono anche altre norme, come per<br />
esempio la norma ISO 9000 per la gestione della qualità.<br />
Norme EN<br />
Il Comitato Europeo per la standardizzazione è responsabile per<br />
l´emissione delle norme europee. Le norme DIN e EN sono valide soprattutto<br />
nell’Europa occidentale. Queste norme sono emesse in considerazione<br />
dello Standart ISO, e vengono usate in tutti i campi della tecnica,<br />
eccetto l´elettrotecnica e la comunicazione.<br />
Sono responsabili per quest´ultimi settori il Comitato Europeo per la<br />
standardizzazione dell´elettrotecnica e l’Istituto Europeo per le norme/<br />
standarts della telecomunicazione.<br />
Le esigenze a secondo del disegno/progetto possono variare. Come<br />
risultato, esistono diversi tipi di disegno. Queste tipi sono descritti nella<br />
parte 1, DIN 199.<br />
Ci sono aspetti differenti per la determinazione del tipo di disegno. I piu<br />
utilizzati sono descritti qui a seguito, ma senza entrare nel dettaglio circa<br />
la spiegazione del concetto.
Conoscenze fondamentali<br />
Tipi di illustrazione<br />
Minos<br />
Ci sono due tipi di illustrazione, che sono: lo schizzo e il disegno. Gli<br />
schizzi non vengono realizzati in scala, essi spesso disegnati a mano<br />
libera, utilizzando una matita.<br />
Invece i disegni sono illustrazioni (visive) che consistono in linee.<br />
Tutti i disegni che servono per la rappresentazione o produzione di un<br />
oggetto sono riassunti in un set di disegni.<br />
Tipi di creazione del disegno<br />
Qui abbiamo un disegno originale e una copia. L´originale viene usato da<br />
modello per le altre copie e rappresenta una certa versione del disegno.<br />
I metodi classici per la realizzazione dell´originale, sono la matita o<br />
l´inchiostro di china. Ma oggi, per la realizzazione di un disegno, molto<br />
diffuso è l´utilizzo del computer. Progettazione e cambiamenti del design<br />
possono essere applicati soltanto sull´originale.<br />
Contenuti del disegno<br />
Un disegno descrive una macchina, un sistema o un meccanismo nella<br />
sua forma/funzione completa.<br />
Mentre la „subassembly“ di un disegno mostra le misure reali della posizione<br />
delle tre dimensioni e la forma dei pezzi di lavoro che appartengono<br />
ad un determinato gruppo.<br />
I singoli pezzi sono rappresentati in maniera singola o parziale senza<br />
mostrare la loro allocazione concerne agli alri pezzi di lavoro.<br />
Funzione del disegno<br />
Il disegno preliminare viene usato per descrivere un pezzo di lavoro,<br />
<br />
produzione include informazioni circa la fabbricazione o l´assemblaggio<br />
del prodotto/pezzo di lavoro.<br />
I disegni di produzione si dividono a loro volta nella lavorazione e<br />
nell´assemblaggio, il quale descrive le procedure di assemblaggio.<br />
<br />
non contiene tutte le informazione complete sul prodotto.<br />
91
92<br />
Minos<br />
3.1.3 Formati della carta<br />
A6<br />
A7<br />
A4<br />
Immagine 25: Formati<br />
A5<br />
Conoscenze fondamentali<br />
La DIN 476 stabilisce il formato della carta. Il formato „di partenza“ AO<br />
<br />
<br />
corto. I formati sono stabiliti nella DIN 67771 T6.<br />
Se si dimezza il formato AO in due parti uguali, si ottiene il formato A1.<br />
Dividendo ulteriormente il formato, otteniamo formati ancora più piccoli<br />
come A2, A3, A4, A5, A6. Il formato di una pagina normale per scrivere<br />
o stampare è A4.<br />
I formati delle singole pagine vengono arrotondati per millimetri. Le singole<br />
grandezze sono:<br />
A0 841 x 1189 mm<br />
A1 594 x 841 mm<br />
A2 420 x 594 mm<br />
A3 297 x 420 mm<br />
A4 210 x 297 mm<br />
A5 148 x 210 mm<br />
A6 105 x 148 mm<br />
A7 74 x 105 mm.<br />
A2<br />
A3<br />
A0 841x1189 mm<br />
A1
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
Tutti i formati possono essere usati come formati verticali o orizzontali.<br />
L`utilizzo più diffuso del formato A4 è in posizione verticale.<br />
Oltre ai formati della carta serie A, esistono anche le serie B, C e D.<br />
I formati della serie B si calcolano nel modo geometrico dei formati della<br />
seria A. Il formato BO si ricava dal formato AO e il formato 2AO che ha<br />
la doppia grandezza. Perciò, si ottiene per BO<br />
<br />
<br />
B0 = 1000 mm x 1414 mm.<br />
La serie C, invece, si forma dal mezzo geometrico dei lati uguali dai<br />
formati uguali della riga A e della riga B.<br />
<br />
<br />
C0 = 917 mm x 1297 mm.<br />
La serie D si ricava invece nel modo geometrico dei valori dai valori del<br />
formato A ed il prossimo formato più piccolodella serie B.<br />
<br />
<br />
D0 = 771 mm x 1091 mm<br />
In generale, i formati B sono più grandi rispetto ai formati A. I formati C<br />
si trovano tra i formati B e A. I formati della serie D sono i più piccoli.<br />
B0 = 1000 x 1414 mm<br />
C0 = 917 x 1297 mm<br />
A0 = 841 x 1189 mm<br />
D0 = 771 x 1091 mm<br />
B4 = 250 x 353 mm<br />
C4 = 229 x 324 mm<br />
A4 = 210 x 297 mm<br />
D4 = 192 x 272 mm<br />
In Nordamerica l´unità di misura dei formati della carta si calcolano in<br />
pollici.<br />
93
94<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
I disegni tecnici possiedono un „title block“, il quale viene sempre posizionato<br />
in basso e a destra.<br />
La base del campo ha un’ampiezza di 187 mm e un’altezza di 55 mm.<br />
Queste misure ed il volume sono determinati nella DIN 6771, Parte 1.<br />
Dall’anno 2004, questa DIN è stata sostituita dalla DIN EN ISO 2700.<br />
Nella parte sinistra, s’immette cambiamenti. Si può aggiungere il dato<br />
del cambiamento ed il nome del rielaboratore. La parte sopra è libera.<br />
Nella parte centrale si immette il nome della ditta, e lì sopra il dato ed il<br />
nome del rielaboratore del controllo del disegno. Sopra, ci sono appositi<br />
<br />
gni.<br />
A destra d’accanto, s’iscrive da quante pagine appartenute consiste<br />
il disegno.<br />
(Verwendungsbereich) (Zul. bw.) A<br />
(O berfläche)<br />
Zust Änderung Datum N am e (Urspr.)<br />
Immagine 26: Testo<br />
Bearb.<br />
G epr.<br />
Norm<br />
Datum Name<br />
(Firma des Zeichnungserstellers)<br />
Maßstab (Gewicht)<br />
(W erkstoff, Halbzeug)<br />
(R ohteil-Nr)<br />
(M odell- oder G esenk-Nr)<br />
(Benennung)<br />
(Zeichnungsnumm er) Blatt<br />
(Ers. f.:) (Ers. d.:) Bl.
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
Più sopra, si trascrive il titolo del pezzo rappresentato nel disegno. Il<br />
materiale del pezzo sta nel quadretto al di sopra.<br />
Nella parte destra, più sopra del campo di tipologico, si registra la riga e<br />
accanto di destra si aggiunge il peso del pezzo da lavorare.<br />
<br />
si può aggiungarlo tramitte altri posti.<br />
I singoli pezzi di un elemento costruttivo o di un prodotto intero ven<br />
gono elencati tra liste dei pezzi. Vengono aggiunti ai disegni di<br />
montaggi o i gruppi sopra il campo da scrivere o rappresentati<br />
separati. Le liste dei prezzi contengono un simile campo da scrivere<br />
che i disegni.<br />
Per le liste di pezzi della forma A, si usano pagine da disegnare del<br />
formato A4 o A3 nel modo verticale. Nella tabella, si registrano i segu<br />
enti valori:<br />
- posizione<br />
- massa<br />
- unità<br />
- titolo<br />
- numero del prodotto<br />
- commento.<br />
Le seguenti liste dei pezzi della forma B esistono solo nel oblungo<br />
formato A4. Si registrano i seguenti valori nella tabella:<br />
- posizione<br />
- massa<br />
- unità<br />
- titolo<br />
- numero del prodotto<br />
- materiale<br />
- peso misurato in kg<br />
- commento.<br />
95
96<br />
Minos<br />
3.1.5 Scale<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Di solito non è possibile rappresentare a grandezza originale un pezzo<br />
di lavoro, ad esempio non possiamo disegnare un´intero palazzo su di<br />
un foglio. Mentre le parti di un`orologio possono essere molto piccole da<br />
vedere in misura originale. Perciò, non ha molta importanza rappresentare<br />
o meno i pezzi a grandezza naturale.<br />
Per rappresentare pezzi grandi in un disegno, la loro misure viene ridotta,<br />
al contrario invece avviene nei pezzi piccoli. C´è un determinato modo<br />
per ingrandire e ridurre una misura. Per esempio possiamo utilizzare la<br />
stessa forma e riprodurla in scale di grandezza differenti.<br />
La graduazione della scala viene stabilita dalla DIN ISO 5455 e ha sempre<br />
un valore multiplo decimale dei valori 1, 2 e 5.<br />
Disegni realizzati a grandezza naturale sono eseguiti in scala 1:1. Il che<br />
<br />
dell´originale.<br />
Una diminuzione dei pezzi grandi può essere fatta con la misura di 1:2.<br />
Ogni millimetro nel disegno corrisponde a due millimetri dell’originale.<br />
Perciò il disegno ha la meta di grandezza rispetto al pezzo originale.<br />
Oggetti larghi possono essere disegnati ad esempio in scala 2:1. Ogni<br />
millimetro del disegno equivale a 2 millimetri dell´originale. Di conseguenza<br />
il disegno è due volte più piccolo dell’originale.<br />
Si possono usare per esempio le seguenti misure:<br />
Grandezza originale: 1:1<br />
Diminuzione: 1:2 1:5 1:10<br />
1:20 1:50 1:100<br />
1:200 1:500 1:1000<br />
Ingrandimento: 2:1 5:1 10:1<br />
20:1 50:1 100:1<br />
200:1 500:1 1000:1<br />
Risolvete il problema 46 dell’eserciziario!
3.2 Descrizioni in disegni<br />
3.2.1 Vedute<br />
Immagine 27: Vedute<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
visto da un solo lato. In questo modo è impossibile rappresentare tutte<br />
le informazioni necessarie. Un pezzo di lavoro deve essere disegnato<br />
da diverse angolature.<br />
La rappresentazione delle diverse vedute viene eseguita ribaltando sensatamente<br />
il pezzo da lavorare sul foglio. Dipendendo come il pezzo è<br />
postato, si disegna la veduta dall’alto.<br />
<br />
rappresentati girando il pezzo sulla sinistra e sulla destra. La visione<br />
dall´alto viene rapppresenta in basso nel foglio.<br />
All’inizio, si disegna la veduta di fronte. Entrambe le due vedute laterale<br />
vengono create ribaltare il pezzo a destra o a sinistra. Sotto di questo<br />
disegno, la veduta dall’alto viene rappresentata.<br />
Se queste vedute non sono abbastanza, si può rappresentare a destra<br />
la lato posteriore dell´oggetto e sopra la veduta interrata/. Ad ogni veduta<br />
aggiuntiva si devono aggiungere informazioni ulteriori che non erano<br />
introdotte nelle altre vedute.<br />
Ogni deviazione nel disegno deve essere dichiarata.<br />
97
98<br />
Minos<br />
3.2.2 Tipi e spessori di linea<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Nel disegno tecnico vengono utilizzate linee di differente tipo e spessore.<br />
Questo rende la visione del disegno più chiara e comprensibile.<br />
Un singolo disegno non devo contenere più di due spessori di linea,<br />
dipende dal formato del disegno. Un terzo può essere utilizzato per<br />
etichettare il disegno.<br />
Il gruppo di linee 1 viene utilizzato per disegni nel formato A1. Linee<br />
<br />
I caratteri invece hanno un’ampiezza di 0,7 mm.<br />
Il gruppo di linee 0,5, viene utilizzato per disegnare sul formato A4. Qui<br />
le inee piu spesse equivalgono a 0,5, mentre quelle sottili a 0,25 mm. I<br />
caratteri invece hanno uno spessore di linea di 0,35mm.<br />
Una linea spessa e continua viene utilizzata per tracciare i bordi visibili..<br />
<br />
Mentre le linee sottili continue, vengono utilizzate per disegnare/tracciare<br />
le linee di dimensione e linee ausiliari.............................<br />
Le linee irregolari sono anche sottili, esse vengono utilizzate<br />
Con le linee a tratto e punto, si disegnano canti che sono rivestiti e quindi<br />
invisibili. Anche queste linee sono sottili.<br />
Le linee centrali vengono anche disegnate tra una linea a tratto e punto<br />
come pure i cerchi graduati da dentature o cerchi perforati. Le linee sono<br />
strette.<br />
Una grossa linea a tratto e punto, invece, contrassegna un richiesto<br />
trattamento termico per esempio.<br />
Inoltre, anche le strette linee a tratto e due punti sono possibili. Rappresentano<br />
per esempio quale posizione limita i pezzi mobili possono attestarsi.
3.2.3 Sezioni<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
Non tutte le dimensioni di un oggetto sono visibili dall´esterno. Per poter<br />
disegnare i contorni/bordi/spigoli all´interno, sarà necessario sezionare<br />
<br />
continua?.<br />
Siccome gli spigoli della sezione visibile sono i bordi del corpo, essi vengono<br />
rappresentati con una linea spessa continua.<br />
Il tratteggio/incisione viene sempre eseguito con un angolo di 45°. Se piu<br />
sezioni entrano in collisione tra loro, allora le linee di tratteggio dovranno<br />
o essere rappresentate con un ´apertura angolare opposta, oppure utilizzando<br />
una distanza differente tra le linee di tratteggio.<br />
<br />
oggetto, devono essere tratteggiate in maniera identica.<br />
Se non si distingue chiaramente dove è stato sezionato /tagliato il pezzo<br />
da lavoro, allora le linee di taglio dovranno essere mostrate . Per questo<br />
processo di taglio si utilizza il Tratto-Punto-Linea.<br />
Le frecce sono disegnate nella linea di sezione al di fuori del pezzo di<br />
lavoro(oggetto). Queste indicano da quale direzione viene vista la su-<br />
<br />
maiuscola. Se l’intersezione non è continua, l´interruzione deve essere<br />
disegnata.<br />
Immagine 28: Tratteggio<br />
99
100<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
La direzione del punto di osservazione/vista viene mostrata sopra la<br />
dente<br />
disegno di sezione mostra l’oggetto di lavoro tagliato alla linea di<br />
sezione, che viene rappresentata dalle lettere A e B.<br />
Ma non tutti pezzi di lavoro/oggetti riportano i disegni di sezione. Alcuni<br />
di questi per esempio sono:<br />
- vite, dadi e piastrine,<br />
- chiodi e bulluni,<br />
- alberi,<br />
- sfere e rulli dei cuscinetti,<br />
- chiavette ad incastro e perni,<br />
- denti degli ingranaggi,<br />
- alette o costole.<br />
È anche possibile disegnare solo una sezione di una parte del pezzo da<br />
lavorare. I margini della sezione sono delimitati da una linea mediana<br />
oppure con una linea irregolare.<br />
Immagine 29: Sezioni<br />
Sezione A-B
Conoscenze fondamentali<br />
3.3 Indicazione di misure in disegni<br />
Minos<br />
Un disegno deve rappresentare un pezzo di lavoro e provvedere circa<br />
le informazioni sulle sue misure. Le regole di dimensione sono stabilite<br />
nella DIN 406.<br />
Le misure generali indicano la lunghezza, la larghezza e l’altezza<br />
dell´oggeto. Le misure di produzione, invece, sono le misure che servono<br />
per la produzione.<br />
Le misure per la funzione e per le dimensioni di collegamento sono necessarie<br />
per l´interazione di più pezzi di lavoro. Le dimensioni che devono<br />
<br />
3.3.1 Linee di misura, linee ausiliare di misure e i valori delle dimensioni<br />
Le linee di misura vengono utilizzate per immettere le dimensioni nel disegno.<br />
Queste linee sono sottili e continue. Linee medie e linee di contorno<br />
di un oggetto non possono essere utilizzate come linee di misura. Le linee<br />
di misura vengono tracciate ad una distanza di 10 mm dall´oggetto. Altre<br />
linee di misura possono disegnate con una distanza di 7 mm.<br />
Le linee di misura terminano con la freccie di misura. Queste sono sottili e<br />
continue. La dimensione della lunghezza di una freccia equivale a cinque<br />
volte la larghezza della linea. Ad ogni modo è possibile usare anche la<br />
<br />
<br />
<br />
Nel caso non fosse possibile ottenere queste misure ci serviamo delle<br />
linee di misura ausiliari. Queste linee servono per spostare la linea di<br />
misura in maniera parallela. Le linee ausiliarie devono sporgere appena<br />
di 2 mm fuori dalle linee di misura, ma non possono disegnate da una<br />
veduta all´altra.<br />
Lo standart circa l´immissione delle misure è stabilito nel DIN 6776. I<br />
valori delle grandezze sono scritti nelle linee di misura. Tutte le misure<br />
sono descritte principalmente in mm. Perciò non occorre menzionare nel<br />
disegno il tipo di unità di misura.<br />
I valri di grandezza devono essere scritti alla destra o al di sotto delle<br />
<br />
più corrispondenti alla scala di misura, devono essere sottolineate. Le<br />
misure prova/campione vengono accerchiate da un ovale.<br />
Disegni prodotti attraverso l´utilizzo di CAD le linee di misura potrebbero<br />
essere interrotte dai valori di grandezza. Quindi le frecce di misura potrebbero<br />
consistere di sole due linee. Inoltre, le linee ausiliarie di misura<br />
non devono sporgere dalle linee di misura.<br />
101
102<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
3.3.2 Particolarità di dimensionamento<br />
Contorni lineari possono essere facilmente misurati/dimensionati attraverso<br />
le linee di misura e le linee ausiliari di misura. Per cerchi e sfere<br />
però sono occorrono altre regole di dimensione/misura.<br />
Per indicare/differenziare il raggio, . La freccetta della misura addita<br />
<br />
cerchio.<br />
. Se la rappresentazione della forma circolare non è riconoscibile, si deve<br />
premettere il segno del diametro Ø della misura.<br />
Se il centro del cerchio dell’arrotondamento è troppo lontano per poter<br />
disegnarlo, si deve diminuire la linea di misura che succede tra la corta<br />
ripiena rettangolare.<br />
Se ci sono i diametri piccoli, lo spazio tra il centro del cerchio e il diame-<br />
<br />
loro. In quel caso, si deve disegnare la freccetta con la misura esterna<br />
al diametro.<br />
I diametri dei canti non sono spesso riconoscibili nei disegni. Perciò sono<br />
disegnati senza centro. Solo la freccetta di misura con la quota per il<br />
diametro del canto addita al canto che dev’essere indicato.<br />
Nel caso di sfere, il segno del diametro Ø viene premesso la misura. Se<br />
il centro non è anche indicato, si usa per contro la lettera R.<br />
Immagine 30: Misure agli arrotondamenti
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
una croce diagonale.<br />
<br />
dev’essere riconoscibile, ma non è evidente nel disegno. Per la croce<br />
diagonale si usa una sottile linea ripiena.<br />
<br />
pezzo arrotondo per immettere una chiave per dadi a questo posto, si può<br />
indicare l’apertura della chiave. Quella viene indicata con le lettere SW.<br />
<br />
versale<br />
di sezione circolare.<br />
<br />
ugualmente questa rastremazione ad una sezione prismatica. Si può<br />
trattare di un corpo con una forma prismatica per esempio.<br />
zione<br />
si cambia solo unilaterale.<br />
Il dimensionamento può succedere con l’indicazione del angolo o del<br />
rapporto d’inclinazione. Conformemente alla DIN 254, si devono usare<br />
i seguenti coni:<br />
coni solubili facilemente:<br />
1:3 9° 27´ 44´´<br />
1:5 5° 42´ 38´´<br />
cono a bloccaggio automatico:<br />
1:10 2° 51´ 45´´<br />
1:20 1° 25´ 56´´<br />
1:30 0° 57´ 17´´<br />
1:50 0° 34´ 23´´<br />
Con la titolazione del rapporto d’inclinazione, un triangolo premette i<br />
numeri. Questo triangolo deve additare l’inclinazione.<br />
103
104<br />
Minos<br />
<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Durante la lavorazione di un pezzo di lavoro vanno a formarsi sulla<br />
<br />
dipende dalla quantità e la profondità di queste irregolarità. La qualità<br />
<br />
<br />
loro profondità e larghezza rendono migliore o peggiore la qualità della<br />
<br />
<br />
rappresentata da Rt. Essa rappresenta la distanza tra il punto più alto e<br />
<br />
<br />
Questa rappresentazione di rugosità si riferisce solo ad una singola pro-<br />
<br />
differenti valori di rugosità vengono combinati insieme in un unico valore<br />
comune. Nella DIN 4768 sono contenuti due indicatori di misura della<br />
rugosità.<br />
Il valore Ra indica il valore medio aritmetico di tutte le ruvidità lungo un<br />
pezzo misurato. Tutti i valori di irregolarità vengono addizionati insieme<br />
e divisi per il loro numero. Ad ogni modo solchi molto profondi, ma non<br />
<br />
il risultato della misurazione.<br />
Il valore modio di rugosità Rz, viene diviso in cinque parti parziali uguali.<br />
Le profondità di rugosità di ogni singolo frammento misurato vengono<br />
addizionate e divise per il numero di misura.<br />
Il valore di rugosità Ra può essere introdotto anche nella forma di rugosità<br />
<br />
Qui a seguito vengono riportati alcuni valori di rugosità con il loro corrispondente<br />
grado:<br />
Valore medio di rugosità Ra (in μm) Grado di rugosità nr.<br />
50 N12<br />
25 N11<br />
12,5 N10<br />
6,3 N9<br />
3,2 N8<br />
1,6 N7<br />
0,8 N6<br />
0,4 N5<br />
0,2 N4<br />
0,1 N3<br />
0,05 N2<br />
0,025 N1
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
A seconda dei metodi di lavorazione si ottengono risulatati diversi di<br />
<br />
valore di rugosità Ra . I valori nelle parentesi vengono raggiunti soltanto<br />
da una elavata ed accurata lavorazione.<br />
Prototipo:<br />
Colata in sabbia 12,5 - 50<br />
Pressofusione 3,2 - 50<br />
<br />
Formazione:<br />
Fucinatura a stampo (0,8) 3,2 - 12,5 (25)<br />
Imbutitura (0,2) 1,6 - 3,2 (6,3)<br />
Estrusione (0,8) 3,2 - 12,5 (25)<br />
Aie:<br />
Tornitura longitudinale (0,2) 0,8 - 12,5 (50)<br />
Sfacciatura (0,4) 0,8 - 12,5 (50)<br />
Limatura (0,4) 1,6 - 12,5 (25)<br />
Alesaggio (1,6) 6,3 - 12,5 (25)<br />
Lisciatura (0,1) 0,4 - 3,2 (12,5)<br />
105
106<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
La DIN ISO 1302 stabilisce i simboli da utilizzare circa le proprietà della<br />
<br />
<br />
Il simbolo principale, il quale non sarebbe „ragionevole“ utilizzarlo senza<br />
il suo corrispondente simbolo complementare, è rappresentato da un<br />
simbolo a forma di uncino. Se il lato superiore dell´uncino fosse chiuso<br />
<br />
necessarie la fresatura, alesatura, fucinatura o altri tipi di trattamento.<br />
<br />
<br />
cilindratura, la fucinatura o tramite la fusione.<br />
stati<br />
a diverse posti del simbolo principale.<br />
<br />
<br />
c segmento di riferimento<br />
d direzione di scanalatura<br />
e sovrametallo<br />
f altre misure di rugosità<br />
<br />
indicata, ma non è sempre possibile. In quei casi, una stretta linea ripiena<br />
<br />
pezzo da lavorare, fornita con una freccetta.<br />
a<br />
e d<br />
<br />
b<br />
c (f)<br />
<br />
G eschliffen<br />
R z 0,8
Conoscenze fondamentali<br />
3.5 Tolleranze di forma e posizione<br />
Rettilineità Geradheit<br />
Planarità Ebenheit<br />
Circolarità Rundheit<br />
Cilindricità Zylinderfor m<br />
Minos<br />
Ma è anche possibile aggiungere solo il simbolo principale senza speci-<br />
<br />
contrappone il simbolo completo direttamente sopra il campo da scrivere<br />
nel disegno.<br />
-<br />
<br />
provoca più o meno variazioni tra la forma teorica e la posizione di un<br />
elemento di costruzione di un pezzo di lavoro.<br />
<br />
costellazione comune di diversi oggetti. Esse determinano quanto piana<br />
<br />
foratura si trova nella posizione esatta.<br />
Ad ogni modo le tolleranze di forma e di posizione vengono utilizzate nel<br />
disegno soltanto se fondamentali per la produzione o la lavorazione di un<br />
pezzo. Inoltre le tollerenze sono importanti anche per l intercambiabilità<br />
di un pezzo.<br />
0.02<br />
0.02 A<br />
0.02 A<br />
0.02 A<br />
<br />
Profil einer Linie 0.02 A<br />
Forma di una<br />
<br />
Profil einer Fläche<br />
Parallelismo<br />
Paralleli tät<br />
0.02<br />
A<br />
0.02 A<br />
Immagine 32: Simboli per proprietà tollerate<br />
A<br />
Perpendicolarità<br />
Rechtwinklichkeit<br />
Inclinazione<br />
Neigung<br />
Localizzazione<br />
Position<br />
Concentricità<br />
Konzentrität<br />
Simmetria<br />
Symm etrie<br />
Oscillazione<br />
Lauf<br />
Oscillazione Gesamtlauftotale<br />
0.02<br />
0.02<br />
A<br />
A<br />
0.02 A<br />
0.02<br />
0.02<br />
0.02 A<br />
0.02<br />
A<br />
A<br />
A<br />
107
108<br />
Minos<br />
squadro Toleranzrahmen<br />
di tolleranza<br />
valore Toleranz tollerabile wert<br />
simbolo Sym bol<br />
rapporto Bezug<br />
sezione Tolerierter circolare Kreisquerschnitt<br />
tollerata<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Le tolleranze di forme determinano la deviazione/abberrazione consentita<br />
<br />
<br />
Le tolleranze sono indicate con un frame. Il simbolo delle tolleranze di<br />
forma è posizionato a sinistra. A destra troviamo il valore di abberrazione/deviazione<br />
concesso. Una freccia indica a che cosa si riferisce la<br />
tolleranza.<br />
<br />
reale di un pezzo da lavoro da due cerchi concentrici. La distanza tra<br />
questi due cerchi rappresenta la tolleranza.<br />
<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
0.25<br />
<br />
Tolerierte tollerata<br />
Fläche<br />
Immagine 33: Tolleranza di rotazione concentrica e di rotazione in piano<br />
0.16
A<br />
Conoscenze fondamentali<br />
0.4<br />
A<br />
C<br />
0.2<br />
C<br />
Minos<br />
Le tolleranze di direzione includono le tolleranze di parallelismo, rettangolarità<br />
e inclinazione. Il carattere al lato destro del „frame“ di tolleranza<br />
<br />
La tolleranza di parallelismo determina la posizione di una linea riguardo<br />
-<br />
<br />
La tolleranza di direzione determina la tolleranza massima di abberrazione/deviazione<br />
dell asse di un foro da trapano dalla linea ideale. Nel „title<br />
block“ due linee parallele simboleggiano la tolleranza di parallelismo. Il<br />
<br />
è indicata con una lettera.<br />
La tolleranza di rettangolarità determina in quale „settore“ settore la su-<br />
<br />
dalla rettangolarità. Il simbolo rispettivo è rappresentato da due segmenti<br />
rettangolari.<br />
La tolleranza di inclinazione è simile a quella di rettangolarità, ma è data/<br />
per un certo tipo di angolo. Il simbolo relativo consiste in due segmenti<br />
che formano un angolo acuto.<br />
Immagine 34: Tolleranze di parallelismo e di rettangolarità<br />
109
110<br />
Minos<br />
12.0<br />
A<br />
Conoscenze fondamentali<br />
0.06 A-B<br />
Immagine 35: Tolleranze di luogo e di movimento<br />
Le tolleranze di posizione includono la posizione di tolleranza di poun<br />
punto. Per esempio il punto centrale di un foro da trapano deve essere<br />
collocato all´interno del cerchio, con il diametro corrispondente al valore<br />
di tolleranza. Il punto centrale della tolleranza di un cerchio è situato<br />
esattamente alla posizione ideale, determinata dal disegno.<br />
Le tolleranze di posizione includono inoltre le tolleranze concentricità e<br />
di coassilità. Si riferiscono all’asse di un albero che dev’essere postato<br />
in un campo determinato.<br />
Anche la tolleranza di simmetria è una tolleranza di posizione/localizza-<br />
<br />
Le tolleranze di movimenti vengono usate per i pezzi di lavoro rotanti. Dalla<br />
rotazione di un albero attorno all’asse di riferimento A-B, lo scostamento<br />
della rotazione concentrica non deve sormontare il valore dichiarato. La<br />
<br />
<br />
Le tolleranze totale di movimenti si differenziano dalle tolleranze di movimenti<br />
apportando una traslazione assiale o radiale del pezzo addizionale<br />
al movimento rotante.<br />
0.3<br />
B<br />
8.0<br />
C<br />
0.06 C
3.5.1 Tolleranze dimensionali<br />
Livello di tolleranza<br />
Toleranzklasse<br />
Esempio<br />
Campo di dimensione<br />
nominale,<br />
misurato in mm<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
La produzione di pezzi da lavorare non può essere eseguita con dimensioni<br />
esatte per ragioni tecniche ed economiche. Determinate valori di<br />
deviazione sono concessi a seconda delle esigenze di produzione. Questi<br />
valori sono chiamato tolleranze dimensionali.<br />
Una possibilità semplice consiste nell´indicazione dei valori generali di<br />
tolleranza stabiliti nella DIN 7161. In questo caso i valori di deviazione<br />
sono validi per tutto il disegno.<br />
Il „set“ di dimensione nel disegno è chiamato dimensione nominale N<br />
con la deviazione nominale A. La tabella contiene valori dei limiti dimensionali<br />
più grandi e più piccoli, per differenti dimensioni nominali e classi<br />
di tolleranza.<br />
Nel quadro indicatorio del disegno per un pezzo da lavorare, si trovano<br />
le tolleranze generali concesse/permesse. Un pezzo da lavorare ha una<br />
dimensione di 150 mm. Il set di dimensioni S perciò è 150 mm ± 5 mm<br />
= 149,5 ... 150,5 mm.<br />
I valori vengono calcolati nel modo seguente:<br />
Dimensione nominale+ misura limite superiore = quota massima<br />
150 mm + 0,5 mm = 150,5 mm<br />
Dimensione nominale + misura limite inferiore = quota minima<br />
150 mm + (–0,5 mm) = 149,5 mm<br />
Quota massima – quota minima = tolleranza di misura<br />
150,5 mm – 149,5 mm = 1,0 mm<br />
Nennma ßbereich 0,5 a 3 bis<br />
in mm<br />
3<br />
<br />
f (fein)<br />
m (mittel)<br />
<br />
g (grob)<br />
<br />
sg (sehr grob)<br />
0,05<br />
0,1<br />
0,15<br />
–<br />
über<br />
3 bis<br />
6<br />
0,5 più di 3<br />
6<br />
0,05<br />
0,1<br />
0,2<br />
0,5<br />
über<br />
6 bis<br />
30 30<br />
più di 6<br />
0,1<br />
0,2<br />
0,5<br />
1<br />
über<br />
30 bis<br />
120<br />
più di 30<br />
0,15<br />
0,3<br />
0,8<br />
1,5<br />
più über di<br />
120 bis<br />
400<br />
Immagine 36: Misure limiti per misure di lunghezza senza indicazione di tolleranza<br />
0,2<br />
0,5<br />
1,2<br />
2<br />
über<br />
400 bis<br />
1000<br />
più di 400<br />
120<br />
a 400<br />
0,3<br />
0,8<br />
2<br />
3<br />
111
112<br />
Minos<br />
ISO-Toler Livello anzklasse<br />
di tolleranza<br />
ISO-Toler Riga di anzreihe tolleranza<br />
da über 10 10<br />
bis 18<br />
da über 18 18<br />
bis 30<br />
da über 30 30<br />
bis 50<br />
da über 50 50<br />
bis 80<br />
da über 80 80<br />
bis 120<br />
da über 120 120<br />
<br />
bis 180<br />
Nennm aßbereich n imm<br />
Esempio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Quando non tutte le dimensioni in un disegno hanno un valore di tolleranza,<br />
questi valori sono scritti alla destra della dimensione nominale.<br />
Mentre il limite di dimensione maggiore vie scritto in alto e la dimensione<br />
minore in basso.<br />
+0,3<br />
78 –0,2<br />
misura oberes limite Grenzma superiore ß<br />
misura<br />
unteres<br />
limite<br />
Grenzmaß<br />
inferiore<br />
Nennmaß dimensione nominale<br />
Questo metodo permette di fare molte indicazioni differenti di tolleranza.<br />
Perciò il numero possibile dei valori di tolleranza è ristretto. Questo è stato<br />
fatto in accordo con il sistema di tolleranza ISO corrispondente con la<br />
DIN 7151. Qui 20 classi di tolleranza e 13 classi di dimensioni nominali<br />
vengono determinate a seconda della dimensione nominale.<br />
Nella tabella seguente vengono elencate le più importanti tolleranze<br />
principali/di base ISO. Il valore viene espresso in μm.<br />
Un albero ha il diametro di 60 mm. La tolleranza deve essere determinata<br />
secondo la IT6. Il valore 19 può essere ottenuto dalla tabella/dalla tabella<br />
possiamo ottenere il numero 19.<br />
Quindi la tolleranza ha un valore di 19 μm = 0,019 mm.<br />
2<br />
IT2<br />
2<br />
2,5<br />
2,5<br />
3<br />
4<br />
5<br />
3<br />
IT3<br />
Immagine 37: Tolleranze principali ISO (parte)<br />
3<br />
4<br />
4<br />
5<br />
6<br />
8<br />
4<br />
IT4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
10<br />
12<br />
5<br />
IT5<br />
8<br />
9<br />
11<br />
13<br />
15<br />
18<br />
6<br />
IT6<br />
11<br />
13<br />
16<br />
19<br />
22<br />
25<br />
7<br />
IT7<br />
18<br />
21<br />
25<br />
30<br />
35<br />
40<br />
8<br />
IT8<br />
27<br />
33<br />
39<br />
46<br />
54<br />
63<br />
9<br />
IT9<br />
43<br />
52<br />
62<br />
74<br />
87<br />
100<br />
10<br />
IT10<br />
70<br />
84<br />
100<br />
120<br />
140<br />
160<br />
11<br />
IT11<br />
110<br />
130<br />
160<br />
190<br />
220<br />
250
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
entrambe le direzioni abbiano una grandezza diversa.<br />
La posizione dei campi di tolleranza è determinata anche in classi. Le<br />
classi sono indicate da una lettera. La lettere maiuscole vengono usate<br />
per tolleranze di misure interne come per i buchi del trapano ad esempio,<br />
mentre le minuscole indicano le dimensioni esterne, like a dimension of<br />
spindle.<br />
Per la posizione dei campi di tolleranze delle misure interne valgono:<br />
Posizione del campo di tolleranze:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Quanto segue è valido per la posizione del campo di tolleranze delle<br />
misure esterne:<br />
Posizione del campo di tolleranze:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
misura interna<br />
Innenmaß (Bohrung) misura Außenmaß esterna<br />
(alessaggio)<br />
(W elle)<br />
(albero)<br />
Nennma<br />
ß<br />
A H T a h t<br />
Immagine 38: Posizione dei campi di tolleranze<br />
113
114<br />
Minos<br />
Esempio<br />
3.5.2 Accoppiamenti<br />
Conoscenze fondamentali<br />
La piena appresentazione delle tolleranze consiste nella dimensione<br />
nominale, la tolleranza di base e la posizione del campo di tolleranza.<br />
Per evitare qualche confusione, le dimensioni interne di tolleranza sono<br />
rappresentate con la lettera esponenziale maiuscola, mentre le dimensioni<br />
di tolleranza esterne con la lettera esponenziale minuscola.<br />
I valori delle tolleranze rappresentate e la appartenente serie di dimensioni<br />
possono essere presi dalla tabella di riferimento.<br />
Le seguenti indicazioni delle tolleranze valgono per esempio per un<br />
alesaggio e un albero di un diametro di ogni 45 mm:<br />
45 H7 45 h6<br />
Entrambi i valori di 45 mm sono la dimensione nominale. L’esponente H<br />
e la piccola h a basso determinano la posizione del campo di tolleranze.<br />
Dalla tolleranza principale, l’alesaggio ha la cifra 7 e l’alberi la cifra 6.<br />
Facendo un alesaggio di 45 mm, la posizione del campo di tolleranze<br />
<br />
dimensione nominale. In corrispondenza a questi valori, l’alesaggio quindi<br />
<br />
Dall’albero con un diametro di 45 mm, il valore reale si può scostare dalla<br />
<br />
diametro tra 44,984 a 45,000 mm.<br />
I valori di tolleranza sono validi prima di tutto per un singolo pezzo da<br />
lavoro. Se vengono collegati insieme più pezzi, bisognerà prendere in<br />
considerazione la conformità di una singola tolleranza. Quindi due valori<br />
di tolleranza formano un’ accoppiamento.<br />
Nell’esempio dell’albero, è ovvio che esso sia quasi sempre più piccolo<br />
rispetto al foro di un trapano a tutti valori di tolleranza possibile, soltanto<br />
in un caso l’ albero e il foro hanno lo stesso diametro.<br />
<br />
dipende dalla combinazione di tolleranze singole. Gli accoppiamenti<br />
sono divisi in: accoppiamento con gioco (o mobile), accoppiamento con<br />
interferenza (o stabile) e accoppiamento incerto.<br />
Nell’ accoppiamento con gioco, il foro è sempre più largo rispetto all’<br />
albero. Nell’ accoppiamento incerto, l’albero può essere più grande o<br />
<br />
albero ha una dimensione effettiva maggiore di quella del foro, si parla<br />
di accoppiamento di interferenza o forzato.
Conoscenze fondamentali<br />
foro<br />
Bohrung<br />
> albero<br />
> Welle<br />
foro<br />
Bohrung<br />
= albero<br />
Welle<br />
foro<br />
Bohrung<br />
< albero<br />
< Welle<br />
accoppiamento Spielpassung accoppiamento Übergangspassung accoppiamento<br />
Preßpassung<br />
con gioco incerto di interferenza<br />
Immagine 39: Accoppiamenti<br />
Esempio<br />
Minos<br />
Siccome da un numero elevato di tolleranze si ottengono molte com-<br />
<br />
vengono utilizzati un numero limitato di accoppiamenti. Questi possono<br />
essere consultati anche nella tabella di riferimento.<br />
Accoppiamenti con giochi sono:<br />
D10/h9 gioco molto largo, utilizzato nella macchine agricole<br />
F8/h6 gioco percettibile, corsoi in conduzioni<br />
H7/h6 le parti possono scivolare solo quando spostati a mano<br />
Un accoppiamento di transizione è:<br />
H7/n6 le parti possono scivolare attraverso l’ applicazione di una<br />
piccola forza, utilizzando uno „spinotto“<br />
Un accoppiamento forzato è:<br />
H7/r6 Serve un impiego di forza maggiore per il collegamento di<br />
pezzi, uso da bronzine<br />
H8/u8 L’ accoppiamento è possibile soltanto con distensione o<br />
contrazione<br />
115
116<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
3.6 Disegni tecnici e computer<br />
3.6.1 CAD<br />
CAD è l’abbreviazione di Computer Aided Design, cioè Progettazione Assistita<br />
da Elaboratore. A causa dello sviluppo della tecnica dei Computers,<br />
oggi giorno si utilizzano sempre più raramente le tecniche classiche del<br />
disegno tecnico, ovvero attraverso l’ utilizzo di strumenti come la matita<br />
e l’ inchiostro.<br />
La „CAD-Workstation“ consiste in un PC con un Monitor. Sono preferibili<br />
schermi larghi, perchè rendono possibile la visuale di una larga parte del<br />
disegno.<br />
Oltre ad apparecchi solidi/dispositivi come la tastiera e il mouse, esistono<br />
blet“,<br />
che offre la possibilità di disegnare con il mouse oppure utilizzando<br />
una penna speciale.<br />
I dati vengono immagazzinati nell’ Hard Disk (disco rigido). Molti computer<br />
sono connessi ad un Network (rete), questo consente la possibilità di<br />
effettuare un Backup al server conrispondente.<br />
I disegni possono essere stampati attraverso stampanti di grande formato<br />
oppure attraverso Plotter. I cambiamenti non possono essere eseguiti<br />
su disegno stampato ed devono essere apportati usando il computer.<br />
L’uso del programma CAD rende l’ esecuzione del disegno molto più<br />
facile. Punti, linee e curve possono essere disegnate con pochi „clic“ del<br />
mouse. Anche per i „Bending“ possono essere generati velocemente.<br />
Disegni completi oppure parti di un disegno possono essere rimpicciolite o<br />
ingrandite in scala, spostate o raddoppiate, rotate o cancellate in maniera<br />
molto semplice. Se si commette un errore si può tornare indietro senza<br />
problemi. Ciò permette anche la possibilità di provare soluzioni diverse.<br />
<br />
in maniera considerevole . La tratteggiatura può essere eseguita anche<br />
in modo automatico. L’ applicazione dei valori di misura e il dimensionamento<br />
dell’ oggetto viene eseguito dal programma. Si possono inserire<br />
nel disegno pezzi st5andart di una certa compagnia.<br />
Ad ogni modo, la semplice creazione di disegni, non è l’ unico vataggio<br />
del moderno CAD. Infatti è anche possibile eseguire una costruzione a tre<br />
dimensioni. Dal disegno tridimensionale a sua volta è possibile ottenere<br />
un disegno a due dimensioni. Modelli 3D rendono capace l’ esecuzione<br />
di parecchie calcolazioni.
Conoscenze fondamentali<br />
Minos<br />
Per esempio, è possibile calcolare la massa di un pezzo di lavoro. Il comportamento<br />
sotto carico/pressione viene calcolato utilizzando il metodo<br />
<br />
vengono sperimentati al computer.<br />
La possibilità di osservazione da diversi punti è anche molto utile. Questo<br />
<br />
tra componenti differenti può essere osservata attraverso modelli mobili<br />
nel computer.<br />
I programmi 2D CAD lavorano orientati verso il vettore. Con questo,<br />
<br />
programma esegue la linea tra i due punti. Perciò l’ ingrandimento più<br />
grande di linee, vengono rappresentate ancora come linee.<br />
Mentre i programmi di processo di immagine, orientati verso Pixels,<br />
funzionano in maniera differente. Se una linea viene ingrandita molto, è<br />
possibile vedere la sua struttura in Pixels.<br />
I programmi CAD lavorano su piani differenti o livelli. La possibilità di<br />
<br />
disegno tecnico molto complesso. Per esempio, il dimensionamento di<br />
un disegno può essere eseguito su di un livello separato.<br />
Finchè non sarà necessario mostrare il dimensionamento eseguito, possiamo<br />
tenere nascosto questo livello.<br />
I programmi CAD con 2 1/2 D sono utilizzati soprattutto in architettura. Le<br />
<br />
ottenere risultati simili a disegni prodotti attraverso l’utilizzo di programmi<br />
3D, ma in compenso, è necessaria minore capacità del computer.<br />
Programmi CAD 3D generano modelli tridimensionali. I modelli più semplici<br />
sono „lattice models“ e i modelli wireframe, che sono necessari per<br />
<br />
calcolazioni matematiche. Mentre nei modelli tridimensionali è necessario<br />
<br />
La „Computer Aided Manufacturing“ (fabbricazione assistita da computer),<br />
abbreviato CAM, permette di inserire informazioni aggiuntive in un<br />
disegno, richieste per la produzione. Queste informazioni possono essere<br />
trasmesse direttamente attraverso l’utilizzo di macchine di produzione.<br />
117
118<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
3.6.2 Macchine col controllo numerico<br />
Macchine col controllo numerico sono chiamate macchine NC, (Nume-<br />
<br />
ad esempio dimensioni e velocità di reazione, passano attraverso la<br />
macchina sottoforma di numeri.<br />
Le macchine eseguono ogni tipo di operazione in accordo all’ordine<br />
determinato nel programma. Nei vecchi sistemi di controllo numerico, i<br />
programmi venivano immagazzinati su di un nastro di carta.<br />
Nei moderni CNC, (Computerized Numerical Control), non vengono più<br />
usati i nastri di carta. I dati necessari possono essere visti nel Display<br />
e immessi o caricati direttamente nella macchina attraverso l’utilizzo di<br />
un „data carrier“.<br />
Macchine con il sistema DNC sono connesse con altri computers ad un<br />
<br />
che i computers possono essere collocati in posti differenti.<br />
Siccome i programmi di controllo sono preparati appositamente per il di-<br />
<br />
Sistemi di coordinate<br />
L’indicazione di punti singoli su un pezzo da/di avviene attraverso le<br />
coordinati. Esistono due sistemi di coordinate fondamentali.<br />
coordinate polare coordinate cartesiane<br />
Polarkoordinaten Kartesische Koordinaten<br />
Immagine 40: Sistemi di coordinate
Conoscenze fondamentali<br />
Immagine 41: Dimensionamento assoluto<br />
Minos<br />
Entrambi i sistemi di coordinate hanno un punto zero. Le coordinate di<br />
un punto hanno come riferimento il punto 0. La differenza tra i sistemi di<br />
coordinate consiste nel metodo di determinazione della distanza di un<br />
certo punto.<br />
Nel sistema di coordinate polare, vengono date la distanza dal punto<br />
zero, l’apertura angolare tra i due segmenti di connessione e gli assi.<br />
Mentre nel sistema cartesiano o sistema rettangolare di coordinate, la<br />
distanza del punto 0, viene determinata con la distanza di tutte e due<br />
gli assi.<br />
Il punto zero deve essere piazzato in un posto appropriato concerne il<br />
pezzo di lavoro. Questo potrebbe essere ad esempio una linea di bordo/<br />
contorno oppure l’asse centrale di un foro.<br />
Nel dimensionamento assoluto, tutte le misure partono dal punto zero.<br />
Perciò, i valori di dimensione rappresentano sempre la distanza dal punto<br />
di origine.<br />
Se una certa visuale/veduta contiene soltanto un punto di coordinata<br />
zero, non è necessario disegnare interamente la linea di dimensione al<br />
punto zero.<br />
119
120<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali<br />
Immagine 42: Dimensionamento crescente<br />
Nel dimensionamento crescente tutte le dimensioni possono essere<br />
disegnate al di fuori dell’oggetto di lavoro. Tutte le dimensioni partono<br />
anche dal punto zero. Questo metodo permette di risparmiare spazio. I<br />
valori di dimensione vengono ruotati di/a 90°.<br />
<br />
dimensione precedente è il punto di inizio della prossima dimensione.<br />
Questo viene eseguito nella forma di dimensionamento seriale o a catena.<br />
<br />
a catena contiene parecchie distanze uguali. In questo caso la misura può<br />
essere digitata una volta soltanto in addizione dei numeri di ripetizione.<br />
Ad ogni modo un disegno dovrebbe contenere possibilmente sempre gli<br />
stessi tipi di misurazione. In certi casi, invece, è anche utile usare diversi<br />
sistemi di dimensionamento.
Conoscenze fondamentali<br />
Immagine 43: Dimensionamento progressivo<br />
Minos<br />
Quando si riportano delle misure, è anche possibile usare sistemi di coordinamento<br />
diversi di misure indpendenti. Le frecce di misura/dimensione,<br />
rendono evidente a quale punto zero si riferisce una misura.<br />
Ad ogni modo, sarebbe bene evitare l’utilizzo di diversi sistemi di coordinazione<br />
all’interno di un disegno, perchè questo rende il programma<br />
molto più complicato.<br />
121
122<br />
Minos<br />
Esercizio<br />
Conoscenze fondamentali<br />
<br />
sarà possibile usare le tabelle di coordinate o „item numebers“ numeri<br />
di dimensione?<br />
Un numero di cordinata consiste di due numeri separati con un punto. Il<br />
primo valore indica il numero del sistema di coordinate, mentre il secondo<br />
indica un numero consecutivo per i punti singoli di questo sistema di<br />
coordinate. Per esempio, il numero di posizione/item 2.4 si riferisce al<br />
quarto punto „di coordinata“ nel secondo sistema di coordinate. che si<br />
tratta del quarto punto nel secondo sistema di coordinate.<br />
Questi numeri di posizione/item sono scritti in una tabelle. Gli assi di coordinata<br />
sono indicati dalle lettere maiuscole A, B e C, per tre coordinate.<br />
Quando si usa più di un sistema di coordinate, la cifra viene collocata<br />
dopo la lettera: A1, B1, A2 e B2.<br />
Oltre alle coordinate di punti singoli, le tabelle possono contenere ulteriori<br />
informazioni, come ad esempio il diametro di un foro, „screw threads“ la<br />
<br />
I sistemi di coordinate sono divisi in sistemi e sottosistemi. I sistemi che<br />
rientrano nella prima categoria sono indipendenti tra loro; ognuno di loro<br />
ha un proprio punto di origine. I sottosstemi sono associati con i sistemi<br />
normali attraverso una determinata/certa misura/dimension. Perciò il<br />
punto di origine di un sottosistema deve essere misurato con riferimento<br />
alla categoria dei sistemi principali.<br />
Risolvete i problemi 47 e 48 dell‘eserciziario!
Conoscenze fondamentali<br />
coordinate del<br />
punto zero<br />
Immagine 44: Tabella di coordinate<br />
Tabella di coordinate (misure in mm)<br />
foro<br />
filettatura<br />
Minos<br />
123
124<br />
Minos<br />
Conoscenze fondamentali
<strong>MECCATRONICA</strong><br />
Modulo 2: competenze<br />
interculturale (parte 1)<br />
Manuale<br />
(concetto)<br />
Christian Stöhr<br />
Christian Stöhr Unternehmensberatung<br />
Germania<br />
Concetto europeo per la Formazione Continua in Meccatronica di<br />
personale esperto nella produzione industriale globalizzata<br />
Progetto UE no. 2005-146319 „Minos“, durata dal 2005 al 2007<br />
Progetto UE no. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 „MINOS ++ “, durata dal 2008<br />
al 2010<br />
Il presente progetto è finanziato con il<br />
sostegno della Commissione europea.<br />
L´autore è il solo responsabile di questa<br />
pubblicazione (comunicazione) e la<br />
Commissione declina ogni responsabilità<br />
sull´uso che potrà essere fatto delle<br />
informazioni in essa contenute.<br />
www.minos-mechatronic.eu
Índice<br />
competenze interculturale<br />
1 Introduzione formazione interculturale 9<br />
1.1 Introduzione 9<br />
1.2 Obiettivi del corso 9<br />
Minos<br />
2 Che cosa è la cultura? 10<br />
<br />
2.2 Elementi della cultura 11<br />
2.2.1 La cultura materiale come elemento della cultura 11<br />
2.2.1 Istituzioni sociali come elemento della cultura 11<br />
2.2.3 L’uomo e l’universo come elementi della cultura 12<br />
2.2.4 Estetica come elemento della cultura 12<br />
2.2.5 La lingua come elemento della cultura 13<br />
2.3 Il modello iceberg 13<br />
3 Le basi della cultura 15<br />
3.1 Stereotipi e generalizzazioni di cultura 15<br />
3.2 Generalizzazioni di cultura – Le dimensioni di cultura di Geert Hofstede<br />
16<br />
3.2.1 Indice di individualismo (IDV) 17<br />
3.2.2 Indice della differenza di potere (PDI) 19<br />
3.2.3 Indice di insicurezza (UAI) 21<br />
3.2.4 Indice di mascolinità (MAS) 23<br />
3.2.5 Indice di orientamento nel tempo (LTO) 25<br />
3.3 I limiti del modello di Hofstede 25<br />
3.4 La scala delle dimensioni culturali di Geert Hofstede – Sintesi dei paesi<br />
26<br />
4 Caratteristiche di cultura 28<br />
4.1 La percezione del tempo e le priorità 28<br />
4.1.1 Il concetto del tempo monocromo 28<br />
4.1.2 Il concetto policrono del tempo 29<br />
4.2 L’origine dello stato sociale 31<br />
4.2.1 Lo stato acquistato 31<br />
4.2.2 Lo stato attribuito 32<br />
4.3 Comunicazione diretta e indiretta 33<br />
4.3.1 La comunicazione diretta / Culture con un contesto basso 34<br />
4.3.2 Comunicación indirecta / culturas con alto contexto 34<br />
5 Lavorare all’estero 36<br />
5.1 Vivere lo shock culturale 36<br />
5.1.1 Shock culturale 36<br />
5.1.2 Metodi per superare lo shock culturale 36<br />
5.2 Il processo del adattamento culturale 37<br />
5.3 Evitare l’uso del criterio di autoriferimento 38<br />
5.4 Osservazioni 38<br />
7
8<br />
Minos<br />
competenze interculturale<br />
“La cultura rappresenta la più grande barriera contro il successo economico.”<br />
Edward T. Hall e Mildred Reed Hall<br />
“La cultura è uno strato sottile ma importante che va trattato con attenzione per non danneggiarlo. Persone<br />
di culture diverse in fondo sono uguali e reagiscono nella stessa maniera. Renda sicuro che comprende<br />
gli usi elementari e faccia vedere interesse e la voglia di comprendere le differenze fra le culture.”<br />
Mike Wills
competenze interculturale<br />
1 Introduzione formazione interculturale<br />
1.1 Introduzione<br />
1.2 Obiettivi del corso<br />
<br />
Minos<br />
Con l’aumento della globalizzazione cambia in maniera fondamentale il<br />
modo di governare, del commercio, dell’organizzazione e della convivenza<br />
delle nazioni. Le persone non agiscono più dentro le frontiere di un<br />
paese, perché sono diventate parte di una rete internazionale. Oggi più<br />
che mai il successo economico si basa su una conoscenza interculturale<br />
e la capacità di comunicare fra le culture.<br />
La conoscenza culturale fa parte dei campi del sapere più importanti<br />
che le persone e le imprese che lavorano all’estero hanno da imparare<br />
se aspirano alla crescita, al successo e ad un’integrazione nel mercato.<br />
Lavorare con colleghi o clienti di altre culture, incontrarsi, vendere, trattare<br />
<br />
sbagliata o un malinteso può rinviare il lavoro di mesi o anzi rovinarlo.<br />
La comprensione e la percezione di differenze interculturali promuovono<br />
<br />
orizzonti e portano a risultati concreti, cioè successo nel lavoro e per<br />
l’impresa.<br />
L’obiettivo del corso è aumentare la capacità di comprensione dei partecipanti<br />
nell’arena globale e di prepararli per soggiorni in altri paesi. Questo<br />
<br />
<br />
delle persone,<br />
- quali problemi nascono se persone di diverse culture interagiscono fra<br />
di loro,<br />
- come la cultura può essere analizzata per il soggiorno all’estero e come<br />
può essere studiata<br />
<br />
professionale e interculturale può essere ridotto,<br />
- come trattare lo choc culturale.<br />
<br />
La competenza interculturale è la capacità di comunicare con successo<br />
con persone di altre culture, cioè la capacità di stare bene con loro.<br />
Questa capacità la si può possedere già da giovane o svilupparla con<br />
l’aiuto di sforzi consapevoli e sistematici. Le basi per una comunicazione<br />
interculturale di successo sono la competenza emotiva e la sensibilità<br />
interculturale.<br />
9
10<br />
Minos<br />
competenze interculturale<br />
2 Che cosa è la cultura?<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
sare,<br />
parlare, agire e sentire nella maniera in cui lo facciamo. (Hofstede,<br />
1989)<br />
Cultura consiste in codici imparati che stanno in rapporto fra di loro e i<br />
<br />
società. Messi insieme questi orientamenti offrono soluzioni possibili<br />
per problemi che hanno da affrontare tutte le società per continuare ad<br />
esistere. (Terpstra e David, 1985)<br />
Cultura è una certa misura di standard o prospettive che vengono condivise<br />
da un gruppo di persone. Aiutano la persona singola a capire che<br />
cosa c’è, che cosa si sente, che cosa c’è da fare e come qualcosa va<br />
fatto. (Goodenought, 1996)<br />
<br />
basano su di essa, i cui elementi singoli vengono divisi e trasmessi dai<br />
membri di una certa società. (Linton, 1945)<br />
<br />
cultura come un sistema di comportamenti e abitudini che vengono<br />
trasmessi da una generazione all’altra. Regole, lingue, religioni, strutture<br />
della famiglia, reazioni e educazione offrono sicurezza e prevedibilità<br />
nella vita quotidiana di un gruppo di persone. Se si incontrano persone<br />
con le stesse convinzioni e gli stessi modi di agire si capiscono e il modo
2.2 Elementi della cultura<br />
competenze interculturale<br />
2.2.1 La cultura materiale come elemento della cultura<br />
<br />
<br />
<br />
Minos<br />
1. il grado delle capacità tecnologiche di una cultura e<br />
2. la sua redditività o come le persone usano le loro capacità e conquiste<br />
Ci sono cose che persone in un paese con un alto standard di tecnica<br />
percepiscono come ‘normali’, che però in altri paesi con un livello basso<br />
riamente<br />
hanno familiarità con concetti come p.es. lavori di manutenzione<br />
preventivi.<br />
<br />
un luogo. Qualche volta alcuni prodotti non si possono trovare perché<br />
la gente non potrebbe permetterseli o semplicemente non sarebbe in<br />
grado di usarli<br />
Rudolf, un meccanico tedesco in Romania, era contento di aver trovato<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
sorpreso perché i lavori di manutenzione che conosceva in Germania lì<br />
non esistevano.<br />
2.2.1 Istituzioni sociali come elemento della cultura<br />
<br />
<br />
<br />
all’altra e fra i paesi. La formazione, l’organizzazione sociale e le strutture<br />
politiche hanno un ruolo non da sottovalutare durante l’interazione.<br />
<br />
e l’importanza e la struttura della famiglia. Le donne in paesi diversi hanno<br />
ruoli e diritti diversi.<br />
Anche il grado e la qualità della formazione variano fra le culture. Alcuni<br />
paesi offrono una formazione primaria, secondaria e terziaria a buon<br />
<br />
lo stato e la qualità della formazione di una persona dipendono molto<br />
dalla ricchezza e dallo stato sociale dei genitori.<br />
<br />
e si trova una percentuale di donne in posizioni alte molto più elevata che<br />
in altri paesi, dove gli uomini con una donna come capo molto probabil-<br />
<br />
specializzati in alcuni paesi come in Germania tradizionalmente è di una<br />
qualità buona e ha ottenuto un stato sociale abbastanza alto, mentre in<br />
altri paesi studi universitari sono più o meno obbligatori per raggiungere<br />
uno stato simile.<br />
11
12<br />
Minos<br />
competenze interculturale<br />
2.2.3 L’uomo e l’universo come elementi della cultura<br />
<br />
<br />
Di questa categoria fanno parte le religioni come anche credenze, valori<br />
e superstizioni.<br />
Opinioni religiose e qualche volta addirittura le superstizioni possono<br />
<br />
azioni delle persone. Mentre le religioni in qualche paese promuovono<br />
l’uguaglianza di tutte le persone, in altri favoriscono più la disuguaglianza.<br />
<br />
<br />
<br />
religione di una persona quali cibi sono permessi (p.es. non maiale o<br />
bovino), o come ci si veste (le donne coprono la testa, uomini portano<br />
la barba). Questi aspetti in alcune religioni sono più visibili che in altri<br />
(islam, ebrei ortodossi).<br />
Altre concezioni possono avere la stessa importanza, come i valori delle<br />
persone. Come valutano il tempo? Con che facilità si adattano a cambia-<br />
<br />
<br />
persone in quel luogo. Naturalmente deve anche sapere come questi<br />
<br />
Thomas è cattolico. Vive in una città grande e tutte le domeniche va in<br />
<br />
sua chiesa non si bada tanto a queste cose. Durante un soggiorno in un<br />
altro paese Thomas viene invitato da amici a partecipare con loro alla<br />
messa. Si danno un appuntamento in chiesa. Visto che in questo paese<br />
fa molto caldo e che non ha mai visto nessuno vestito molto elegante-<br />
<br />
non può entrare in chiesa, perché quando i suoi amici lo vedono con i<br />
pantaloni corti, lo mandano via. Non sarebbe adatto entrate in chiesa<br />
vestito in quella maniera.<br />
2.2.4 Estetica come elemento della cultura<br />
<br />
<br />
Questa categoria comprende le arti, il folklore, la musica, il teatro ed<br />
<br />
d’aiuto dedicarsi a questi aspetti visto che attraverso di loro si può avere<br />
conoscenze importanti.<br />
<br />
cultura. Tramite il teatro si può sapere qualcosa delle convinzioni e degli<br />
aspetti che vengono considerati importanti. E attraverso le tradizioni
competenze interculturale<br />
2.2.5 La lingua come elemento della cultura<br />
<br />
<br />
2.3 Il modello iceberg<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Non sapere come le si usa può portare a frustrazione e insoddisfazione.<br />
<br />
<br />
<br />
numero altissimo di parolacce e i portoghesi hanno la tendenza a usarle<br />
spesso. Nello svedese invece si trovano poche parole sconvenienti e la<br />
comunicazione in generale è molto più cortese.<br />
<br />
<br />
visibile sotto. Allo stesso modo la cultura; alcuni aspetti sono visibili, ma<br />
esiste una parte più grande che rimane invisibile all’occhio.<br />
Nonostante ciò la parte visibile e la parte invisibile stanno in rapporto fra di<br />
loro. Gli aspetti visibili o le caratteristiche di una cultura che determinano<br />
<br />
p.es. dai valori, le idee, i pensieri, i sentimenti e la fede.<br />
Durante un’interazione interculturale le persone spesso analizzano il<br />
comportamento degli altri con le loro categorie, le loro idee e valori. Così<br />
<br />
scordato che questo comportamento per gli altri sarà normale, semplicemente<br />
perché corrisponde ai loro valori e idee. Se dunque diciamo che<br />
<br />
questo comportamento contraddice a quello che noi pensiamo creda<br />
questa persona.<br />
<br />
persone si comportano così si deve imparare qualcosa sui loro valori e<br />
convinzioni.<br />
13
14<br />
Minos<br />
<br />
competenze interculturale<br />
parte invisibile della cultura<br />
(aspettative, impostazione, valori, norma)<br />
<br />
parte visibile della cultura<br />
(comportamento evidente, lingua,<br />
aspetto)<br />
<br />
19.00. Lui arriva puntuale nel luogo dell’incontro, ma Gaia non c’è. Arriva<br />
un’ora più tardi. Rudolf valuta il suo comportamento come mancanza<br />
<br />
<br />
‘comprensione’ del tempo e Gaia si è comportata soltanto secondo i suoi<br />
valori, convinzioni e abitudini.
3 Le basi della cultura<br />
competenze interculturale<br />
3.1 Stereotipi e generalizzazioni di cultura<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Minos<br />
Stereotipi culturali e generalizzazioni sono due concetti che descrivono<br />
cosa si può pensare di altre persone. Anche se sembrano simili, ci sono<br />
delle differenze importanti che per la comunicazione interculturale sono<br />
di importanza straordinaria.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
La generalizzazione culturale è la tendenza della maggior parte delle<br />
persone di un gruppo culturale a possedere certi valori e convinzioni e di<br />
<br />
su esperienze fatte con comportamenti dominanti o preferenze centrali<br />
di un gruppo di persone.<br />
<br />
<br />
fritte. fritte.<br />
<br />
formaggio. formaggio.<br />
<br />
essere puntuali.<br />
Anche se abbiamo bisogno di generalizzazioni per avere un’idea di altre<br />
<br />
prospettive diverse, altri comportamenti e convinzioni. Generalizzazione<br />
sone<br />
di una cultura agiscano o pensino in un certo modo, ma mai tutti.<br />
Nessuno rappresenta l’insieme delle caratteristiche che vengono attribuite<br />
<br />
sul sesso, sull’età, sui gruppi etnici e professionali) le cui caratteristiche<br />
culturali non corrispondono con quelle della maggior parte della società.<br />
Ci sono alcuni altri concetti che in questo contesto sono importanti.<br />
<br />
cultura di una persona è la soluzione naturale e migliore di fare le cose.<br />
<br />
valutate da un‘unica prospettiva assoluta, sia etica o morale. Valutazioni<br />
<br />
valori, l’etica o la morale di una cultura non possono mai essere valutati<br />
del tutto migliori o peggiori di quelli di altre culture.<br />
15
16<br />
Minos<br />
<br />
competenze interculturale<br />
<br />
<br />
di persone con diverse forme di pensare e vivere. Nel caso ideale questo<br />
<br />
tradizioni culturali di altre persone.<br />
3.2 Generalizzazioni di cultura – Le dimensioni di cultura di Geert Hofstede<br />
lesso<br />
con numerosi aspetti e sfaccettature. Visto che per un soggiorno<br />
all’estero è necessaria una preparazione per adattarsi alla cultura del<br />
posto è necessario un modo semplice per pensare alla cultura che<br />
<br />
ha bisogno di un modello di cultura che offre le informazioni corrette in<br />
maniera comprensibile.<br />
<br />
ricerca su differenze culturali fra le più grandi mai fatte in maniera empirica<br />
intervistava in numerosi paesi gente sulle sue convinzioni e valori.<br />
Considerando i risultati è riuscito a ridurre la complessità di una cultura<br />
in 5 dimensioni fondamentali.<br />
<br />
2. Distanza nel potere<br />
3. Evitare insicurezza<br />
4. Mascolinità<br />
5. Orientamento a lungo termine<br />
Secondo Hofstede le culture si distinguono fra di loro più fondamentalmente<br />
nella maniera in cui considerano questi concetti e come reagiscono su<br />
<br />
<br />
fondamentali. Spesso sono la fonte di un vasto spettro di valori concreti<br />
e convinzioni e normalmente i comportamenti delle persone possono<br />
essere spiegate con uno di questi aspetti (o una combinazione fra di loro).<br />
-<br />
<br />
individui o gruppi con diversa origine culturale. Come primo approccio<br />
offrono una struttura per l’analisi di culture che può essere usata per la<br />
preparazione di un soggiorno all’estero.<br />
<br />
<br />
<br />
altri e che le loro famiglie o organizzazioni, a cui appartengono, dovrebbero<br />
prendersi cura di loro.
competenze interculturale<br />
<br />
Minos<br />
<br />
considera normale.<br />
<br />
<br />
prevedibili piuttosto che situazioni non strutturate.<br />
<br />
La forza con cui una cultura favorisce dominanza, autostima e l’accumulo<br />
di possesso materiale. rispetto a questo sta una cultura che si basa di<br />
più sulle persone, i sentimenti e la qualità della vita.<br />
<br />
3.2.1 Indice di individualismo (IDV)<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
presente, così p.es. il rispetto di fronte a tradizioni e l’adempimento ai<br />
doveri sociali.<br />
Se si programma un soggiorno lavorativo in un paese straniero aiuta uno<br />
sguardo sui valori e punti del paese nella sintesi delle dimensioni culturali<br />
per farsi una prima idea di quello che ci si può aspettare da persone di<br />
quel paese.<br />
<br />
<br />
inoltre alcuni consigli per persone che lavorano in un paese con valori<br />
molto diversi dal proprio.<br />
L’individualismo è il grado in cui le persone preferiscono agire più come<br />
<br />
di individui o di gruppi? Le persone tendono a prestare attenzione soltanto<br />
a se stesse e alla loro famiglia? O c’è una ‘cornice’ sociale, in cui<br />
le persone applicano differenze fra il ‘gruppo proprio’ ed altri gruppi e<br />
aspettano che il proprio gruppo li rispetti?<br />
<br />
<br />
-<br />
<br />
e le persone di queste culture trovano normale realizzarsi e scoprire le<br />
proprie qualità.<br />
-<br />
<br />
17
18<br />
Minos<br />
<br />
competenze interculturale<br />
<br />
Le società collettivistiche si trovano dall’altra parte di questa dimensione.<br />
<br />
della comunità è di grande importanza. Nelle culture collettive le persone<br />
si sentono meglio in un gruppo e vogliono stare in rapporto con gli altri.<br />
Verso la famiglia c’è un forte rapporto di responsabilità. Le persone<br />
tendono a vedersi come membri di diversi gruppi. Si aspetta e apprezza<br />
la conformità.<br />
garia<br />
e Romania.<br />
Note riferite sul lavoro in paesi con un altro IDV:<br />
<br />
- Si aspetta dalla persona che lavori autonomamente e di propria iniziativa.<br />
Non si deve aspettare aiuto dal gruppo.<br />
- Lo stile di comunicazione è molto diretto e orientato ai compiti.<br />
- Vita lavorativa e vita privata possono essere separate senza problemi.<br />
- Addetti o persone in posizioni gerarchicamente più basse spesso si<br />
aspettano che sia possibile lavorare in progetti e risolvere i problemi autonomamente.<br />
Mischiarsi troppo col loro compito può essere interpretato<br />
in maniera negativa.<br />
<br />
per gli incontri, le presentazioni e i lavori di gruppo.<br />
- Si dovrebbe capire che viene tollerato un certo grado di individualità,<br />
p.es. per quanto riguarda il modo di vestirsi e alcuni comportamenti.
competenze interculturale<br />
<br />
3.2.2 Indice della differenza di potere (PDI)<br />
<br />
<br />
<br />
Minos<br />
- Le persone spesso mettano al centro la famiglia, ancora prima del lavoro.<br />
niera<br />
cortese.<br />
<br />
perché imbarazzante per la persona.<br />
- Le promozioni si basano sugli anni passati in azienda e le esperienze<br />
<br />
- Trovare una soluzione può essere un processo molto lento visto che<br />
interpellate tante personedi diverso livello gerarchico.<br />
La differenza di potere include la gerarchia e la posizione di individui<br />
nella società. Si riferisce al grado di disuguaglianza che viene accettato<br />
dalle persone. Sono tutti uguali o le differenze di potere vengono visti<br />
<br />
<br />
la propria opinione, che va valutata in modo equo, o una persona di grado<br />
più alto ha diritto a decidere da sola?<br />
<br />
riconosciuto come una parte normale della società e la posizione di un<br />
individuo ha meno a che fare con le proprie capacità. Le persone non<br />
trovano strano che esistono delle grande differenze nello stato sociale,<br />
nei redditi e nella divisione del potere. Spesso le religioni favoriscono<br />
la disuguaglianza e il potere più della legge. Le istituzioni tendono a<br />
dimostrare apertamente il loro potere.<br />
Esempi sono tanti paesi arabi, latinoamericani e africani, la Russia, la<br />
<br />
un valore abbastanza alto.<br />
-<br />
<br />
imposto dalla natura, ma deve avere ragioni pratiche. Eccetto questo<br />
aspetto si tende ad avere l’opinione secondo cui tutti dovrebbero avere<br />
gli stessi diritti ed una posizione sociale in rapporto alle proprie capacità<br />
e competenze.<br />
<br />
19
20<br />
Minos<br />
competenze interculturale<br />
<br />
Note per il lavoro in paesi con un altro PDI:<br />
<br />
- Addetti di livello gerarchico più alto dovrebbero essere trattati con rispetto<br />
e non dovrebbero essere contraddetti troppo spesso.<br />
<br />
ai propri subalterni dovrebbero assumere un comportamento piuttosto<br />
autoritario. Non tutte le decisione vanno necessariamente discusse.<br />
- Le istruzioni per le persone con cui si lavora dovrebbero essere precise<br />
e chiare.<br />
<br />
risolvere un problema)<br />
- Non ci si aspetta che addetti di un livello più basso prendano l’iniziativa.<br />
- Ci sia molta burocrazia.<br />
<br />
- Capi vengano trattati con meno rispetto, paragonato ai paesi con un<br />
<br />
- Non è strettamente necessario comportarsi in maniera formale e le<br />
persone vogliono conoscersi in un modo più amichevole.<br />
<br />
- Nel prendere una decisione vanno coinvolte altre persone.<br />
<br />
vanno evitati.
3.2.3 Indice di insicurezza (UAI)<br />
<br />
<br />
<br />
competenze interculturale<br />
Minos<br />
<br />
certa cultura preferiscono situazioni con regole chiare, leggi e prescrizioni<br />
davanti a situazioni non strutturate. ‘Evitare insicureza’ si riferisce p.es. sul<br />
grado di essere pronto di assumersi un rischio delle persone o descrive<br />
in che maniera membri di un gruppo di coordinazione preparerebbero un<br />
ne<br />
e se le cose vanno da sé (e vengono aspettati poi meglio o peggio).<br />
<br />
qualcosa di negativo. Cose che sono diverse vengono valutate pericolose.<br />
Le persone in queste società si vedono minacciati da situazioni non<br />
chiare e cercano di evitargli con regole e altre misure di sicurezza. Le<br />
persone tendono a preferire struttura, precisione e formalità.<br />
Questi paesi spesso sono molto omogenei e chiusi verso cambiamenti<br />
e innovazione.<br />
<br />
<br />
Se l’indice è basso l’insicurezza viene considerata come qualcosa di normale<br />
e naturale. Molto probabilmente si incontreranno persone rilassate<br />
e non molto rigide. Tendono a non evitare i rischi e ad essere più aperte<br />
<br />
questi paesi spesso sono abbastanza giovani e vengono caratterizzati<br />
<br />
<br />
Danimarca, la Svezia, la China e Singapore.<br />
21
22<br />
Minos<br />
competenze interculturale<br />
<br />
Note riferite al lavoro con un altro UAI:<br />
<br />
- Se si cerca di essere innovativo sul posto di lavoro e di provare metodi<br />
getti<br />
molto probabilmente avrà bisogno di tanta fatica e pazienza, prima<br />
che le proposte verranno accettate dagli altri.<br />
- Si dovrebbe essere preparati ad aver a che fare con un sistema molto<br />
burocratico.<br />
- Nel progetto dovrebbero collaborare quanto più possibile connazionali<br />
per poter sviluppare conoscenza e abbassare il grado di insicurezza.<br />
- struzioni, proposte, presentazioni e risposte a domande dovrebbero<br />
<br />
- Tutte le dichiarazioni dovrebbero essere avvalorate da fatti oggettivi e<br />
statistiche.<br />
<br />
zioni.<br />
- Si dovrebbe essere pronti a realizzare accordi presi in precedenza,<br />
perché ci si aspetta che vengano realizzati.<br />
- Gli addetti dovrebbero essere autonomi e avere a disposizione spazi<br />
liberi, metodi e mezzi adatti a compiere i compiti.
competenze interculturale<br />
3.2.4 Indice di mascolinità (MAS)<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Minos<br />
Mascolinità e femminilità non dovrebbero essere fraintesi con i sessi<br />
<br />
che rappresentano persone in una società. Certi valori vengono considerati<br />
‘mascolini’, p.es. successo, capacità di imporsi, ambire a ricchezza<br />
e l’orientamento verso buone prestazioni. Altri sono ‘femminili’, come<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
rendimento, competizione, possesso e crescita. Si vive per lavorare.<br />
<br />
vengono risolti prevalentemente in maniera aggressiva.<br />
<br />
la Svizzera hanno un alto valore di mascolinità, come anche il Giappone.<br />
porti<br />
sociali e qualità della vita. Si lavora per vivere. A uomini e donne<br />
<br />
trattative evitando aggressività.<br />
<br />
tale indice.<br />
23
24<br />
Minos<br />
competenze interculturale<br />
Note per un lavoro nei paesi con un altro MAS:<br />
ordinari,<br />
brevi vacanze e viaggi di lavoro.<br />
- La vita lavorativa sarà presente dappertutto, anche negli incontri informali.<br />
- Tutte le questioni personali dovrebbero esulare dalle situazioni lavorative.<br />
- Le persone non sempre sono interessate a coltivare amicizie strette.<br />
<br />
breve e priva di emozioni.<br />
<br />
professionale che la famiglia o i contatti sociali.<br />
<br />
sulla concorrenza.<br />
<br />
- Le persone apprezzano il tempo libero, mettono in primo piano la famiglia<br />
e fanno vacanze lunghe.<br />
- Gli straordinari non sono la regola.<br />
- Le conversazioni nel tempo libero o durante le pause di lavoro si baseranno<br />
più su vita e interessi delle persone che su questioni dell’impresa.<br />
- Domande personali vengono considerate normali e non invadenti.<br />
<br />
<br />
persone dimostrano apertamente la loro preferenza a rapporti stretti.
competenze interculturale<br />
3.2.5 Indice di orientamento nel tempo (LTO)<br />
<br />
<br />
<br />
3.3 I limiti del modello di Hofstede<br />
Minos<br />
Questa dimensione non è stata sviluppata sistematicamente da Hofstede.<br />
<br />
<br />
importanti per un confronto fra mondo occidentale e orientale, ma non<br />
<br />
maniera approfondita.<br />
sioni<br />
di una società si basano sulla tradizione, su avvenimenti nel passato<br />
o su obiettivi a breve o lungo termine.<br />
<br />
ranti,<br />
parsimoniose e che abbiano senso di vergogna. Coltivano relazioni<br />
secondo lo stato sociale e rispettano tale gerarchia.<br />
<br />
<br />
<br />
avvengono più velocemente i cambiamenti perché tradizioni e doveri non<br />
rappresentano una barriera.<br />
<br />
<br />
dello<br />
non spiega però, perché devono esistere proprio cinque dimensioni<br />
<br />
<br />
a spiegare su che base si sviluppano le diverse culture. Hofstede è stato<br />
criticato per aver guardato alla cultura come una caratteristica di un paese<br />
e non alla diversità culturale come causa di sottogruppi etnici, regionali<br />
e generazionali. La descrizione delle dimensioni ha anche il pericolo di<br />
valutare alcune culture più sviluppate di altre. Nonostante ciò il modello<br />
può essere considerato utile per la preparazione di un soggiorno all’estero.<br />
<br />
vengono di seguito riportati e offrono così uno strumento d’aiuto per chi<br />
è diretto in un paese straniero.<br />
25
26<br />
Minos<br />
competenze interculturale<br />
3.4 La scala delle dimensioni culturali di Geert Hofstede – Sintesi dei paesi<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Paese PDI IDV MAS UAI LTO<br />
Il mondo arabo 80 38 52 68<br />
Argentina 49 46 56 86<br />
Australia 36 90 61 51 31<br />
Belgio 65 75 54 94<br />
Brasile 69 38 49 76 65<br />
Cile 63 23 28 86<br />
China 80 20 66 30 118<br />
Costa Rica 35 15 21 86<br />
Danimarca 18 74 16 23<br />
Germania 35 67 66 65 31<br />
Ecuador 78 8 63 67<br />
El Salvador 66 19 40 94<br />
Finlandia 33 63 26 59<br />
Francia 68 71 43 86<br />
Grecia 60 35 57 112<br />
Gran Bretagna e<br />
Irlanda Nord<br />
35 89 66 35 25<br />
Guatemala 95 6 37 101<br />
Hong Kong 68 25 57 29 96<br />
India 77 48 56 40 61<br />
Indonesia 78 14 46 48<br />
Iran 58 41 43 59<br />
Irlanda 28 70 68 35<br />
Israele 13 54 47 81<br />
Italia 50 76 70 75<br />
Giamaica 45 39 68 13<br />
Giappone 54 46 95 92 80<br />
Canada 39 80 52 48 23<br />
Columbia 67 13 64 80<br />
Malaysia 104 26 50 36
competenze interculturale<br />
Paese PDI IDV MAS UAI LTO<br />
Mexico 81 30 69 82<br />
Paesi Bassi 38 80 14 53 44<br />
Nuova Zeelanda 22 79 58 49 30<br />
Norvegia 31 69 8 50 20<br />
Pakistan 55 14 50 70 0<br />
Panama 95 11 44 86<br />
Peru 64 16 42 87<br />
Filippine 94 32 64 44 19<br />
Polonia 68 60 64 93<br />
Portogallo 63 27 31 104<br />
Africa dell´est 64 27 41 52 25<br />
Austria 11 55 79 70<br />
Svecia 31 71 5 29 33<br />
Svizzera 34 68 70 58<br />
Singapore 74 20 48 8 48<br />
Spania 57 51 42 86<br />
África del Sud 49 65 63 49<br />
Corea del Sud 60 18 39 85 75<br />
Taiwan 58 17 45 69 87<br />
Tailandia 64 20 34 64 56<br />
Repubblica Ceca 35 58 45 74<br />
Turchia 66 37 45 85<br />
Ungheria 46 80 88 82<br />
Uruguay 61 36 38 100<br />
Stati Uniti 40 91 62 46 29<br />
Venezuela 81 12 73 76<br />
Africa del ovest 77 20 46 54 16<br />
Minos<br />
27
28<br />
Minos<br />
competenze interculturale<br />
4 Caratteristiche di cultura<br />
<br />
4.1 La percezione del tempo e le priorità<br />
4.1.1 Il concetto del tempo monocromo<br />
<br />
Dopo la spiegazione dell’approccio generale di Hofstede il quarto capitolo<br />
si dedicherà alle caratteristiche concrete di cultura, che si presuppone<br />
<br />
ciò va rispettato quando ci si muove in un altro paese.<br />
<br />
Le diverse caratteristiche tipiche per le dimensioni potrebbero non essere<br />
sempre consistenti. Tutte le caratteristiche però tendono verso l’uno o<br />
l’altro polo del continuo<br />
<br />
T. Hall. A prima vista il tempo sembra un concetto molto semplice. Nonostante<br />
ciò tutte le culture hanno una concezione unica del tempo e del<br />
modo di usarlo. Alcune culture tendono ad adorare il tempo e a trattarlo<br />
<br />
<br />
si preferisce parlare degli affari solo dopo un certo tempo iniziale.<br />
Le culture possono essere distinte, in base all’uso del tempo, in culture<br />
monocrone (sequenziale) e policrone (sincrone).<br />
<br />
<br />
<br />
razioni<br />
in sequenza, in serie, cioè un’azione segue un‘altra e i per ogni<br />
<br />
<br />
<br />
una risorsa limitata. Si fa una cosa in un dato momento e nonostante le<br />
circostanze è necessario concluderla prima di iniziarne un‘altra.<br />
<br />
<br />
<br />
passato, presente e futuro. Viene utilizzato per strutturare la giornata per
competenze interculturale<br />
4.1.2 Il concetto policrono del tempo<br />
<br />
Le persone con un concetto di tempo monocrono tendono d a:<br />
Minos<br />
- fare una sola cosa alla volta<br />
- concentrarsi sul lavoro<br />
- prendere sul serio promesse (termini, appuntamenti)<br />
- avere poco ‘contesto’ e avere dunque bisogno di tante informazioni<br />
- essere ‘legate’ al lavoro<br />
- rispettare programmi<br />
- essere preoccupate di non disturbare gli altri, di seguire le regole della<br />
privacy e del rispetto<br />
- dimostrare grande rispetto per la proprietà privata, e prestare qualcosa<br />
raramente<br />
- essere rapide<br />
- essere abituate a rapporti a breve termine<br />
Paesi tipici, in cui le persone hanno concetti di tempo monocroni, sono<br />
la Germania, gli Stati Uniti, la Svizzera, la Svezia, la Norvegia e la Danimarca.<br />
Il termine divisione policrona del tempo descrive il contrario di monocrona:<br />
tanti si assolve a più compiti per volta e le persone si sentono molto più<br />
<br />
scadenze. Il tempo viene considerato ‘servo’ e ‘mezzo’ e viene adattato<br />
ai bisogni delle persone. C’è sempre tempo a disposizione e non si ha<br />
mai troppo da fare. Le persone spesso hanno – secondo le circostanze<br />
<br />
qualcosa prima di iniziarne un’altra, e nemmeno concludere qualcosa<br />
con una persona prima di dedicarsi ad un‘altra.<br />
Il tempo policrono viene considerato meno come risorsa e può essere<br />
paragonato più ad un punto che ad una linea.<br />
Persone con un concetto di tempo policrono tendono a:<br />
- fare tante cose in un momento,<br />
- non essere concentrate e ad interrompere gli altri,<br />
- fare promesse in relazione ad un concetto di tempo indicativo da rispettare<br />
solo se se possibile<br />
- avere un contesto e tante informazioni,<br />
- sentire molto i doveri verso gli altri e nei rapporti sociali<br />
- cambiare i programmi spesso e con facilità<br />
- rispettare più le persone che sono vicine (famiglia, amici, colleghi) che<br />
la privacy<br />
- prestare le proprie cose con facilità,<br />
- prontezza nel relazionarsi<br />
- costruire rapporti che durano a lungo.<br />
29
30<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
competenze interculturale<br />
Concetti policromi del tempo si trovano soprattutto in Asia, negli stati<br />
<br />
Note riferite al lavoro in paesi che hanno un altro concetto<br />
del tempo:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Se fra membri di diverse culture ci sono diversi modi di concepire il tempo<br />
a causa di diverse valutazioni vengono ‘prodotte’ diverse emozioni che<br />
possono portare ad equivoci.<br />
<br />
- appuntamenti, programmi, tempi di preparazione ecc. di solito sono<br />
molto preciso. Si dovrebbe p.es. arrivare in tempo e programmare incontri<br />
con un po’di anticipo. La puntualità è importante.<br />
<br />
rapporti che sembrano inutili per il futuro vengono interrotti.<br />
- aumenti di livello si basano spesso su prestazioni recenti e probabili<br />
successi nel futuro,<br />
- spesso si trovano anche diverse valutazioni del tempo nei diversi reparti<br />
<br />
spesso pensano in maniera monocroma e orientata al presente. Queste<br />
persone spesso hanno problemi in competizione legate a gruppi lavorativi<br />
indipendenti dal reparto.<br />
<br />
- si è molto meno precisi riguardo ad appuntamenti, programmi, tempi<br />
di preparazione ecc.<br />
- le persone tendono a orientarsi al gruppo. Vedono i rapporti come legami<br />
profondi a lungo termine che includono passato, presente e futuro.<br />
Anche nel lavoro si cercano rapporti con questo orientamento.<br />
- anche i lavoratori tendono a preferire contratti a lungo termine. Aumenti<br />
<br />
personali,<br />
- spesso anche nella stessa azienda si trovano diverse concezioni di<br />
tempo. Reparti come marketing e pubblicità spesso pensano in maniera<br />
policrona perché hanno una funzione policrona. Si integrano meglio in<br />
un gruppo di persone provenienti da diversi riparti perché riescono a<br />
trattare meglio più cose contemporaneamente.<br />
<br />
tardi. Lo stesso vale per le scadenze.
competenze interculturale<br />
4.2 L’origine dello stato sociale<br />
4.2.1 Lo stato acquistato<br />
<br />
Minos<br />
L’origine dello stato sociale si riferisce al modo in cui le persone<br />
ottengono il proprio ruolo o il proprio status in un paese o in<br />
un’organizzazione; ma anche ai doveri legati ad un certo status.<br />
Questo concetto è collegato ad alcune caratteristiche dell’indice di<br />
differenza di potere e dell’indice di individualismo di Hofstede. Nonostante<br />
ciò ci sono alcuni aspetti che non vengono presi in considerazio-<br />
<br />
trattato in un capitolo separato.<br />
Lo stato sociale esiste in tutte le società, ma il modo in cui viene<br />
percepito, raggiunto e le diverse reazioni variano da cultura a cultura.<br />
<br />
<br />
all’essere (Kluckholm e Strodtbeck, 1961).<br />
<br />
<br />
classe sociale, il grado di formazione, l’età, il patrimonio, la formazione<br />
o il sesso. Qualità di successo nell’ambito del lavoro contano più delle<br />
qualità esterne e le persone vengono rispettate in base alla propria<br />
capacità e prestazione professionale. Lavorando duramente e con<br />
<br />
<br />
e molto meno in base ai rapporti sociali personali o familiari o la fama<br />
della propria formazione.<br />
<br />
vengono mantenuti risultati adeguati. Ognuno guadagna il proprio stato<br />
e a seconda delle circostanze questo può cambiare velocemente.<br />
<br />
non si comportino da superiori, quando messi a confronto con persone<br />
<br />
non è molto diffuso parlare di stato sociale, sottolinearlo o dedicargli<br />
attenzione.<br />
<br />
<br />
31
32<br />
Minos<br />
4.2.2 Lo stato attribuito<br />
<br />
<br />
competenze interculturale<br />
stono<br />
poche possibilità di raggiungere un determinato stato sociale con<br />
prestazioni e successi. Se qualcuno ha le caratteristiche esterne giuste,<br />
gli viene attribuito automaticamente lo stato sociale corrispondente che<br />
<br />
Si è molto consapevoli del proprio stato e non si dovrebbero assumere<br />
<br />
importanti e dovrebbero essere utilizzati sempre. Esistono poche possibilità<br />
di ottenere uno stato sociale con successo o buone prestazioni.<br />
<br />
Note riferite al lavoro in paesi che hanno un‘altra origine dello<br />
stato sociale:<br />
<br />
- esistono delle gerarchie, ma sono meno formali e evidenti,<br />
- le norme sul posto di lavoro possono essere meno formali, p.es. le<br />
<br />
essere formali con i colleghi di livello più alto,<br />
- i manager possono avere il ruolo di mentore. Sono punto di riferimento<br />
e guidano i subalterni per garantire che possano sviluppare lo proprie<br />
capacità e assolvere ai vari compiti con una minima supervisione.<br />
- i subalterni possono mettere in questione le decisioni del proprio capo,<br />
<br />
p.es. è possibile parlare ad una persona di un livello superiore di un altro<br />
reparto per coordinamenti o ottenerne un feedback.
competenze interculturale<br />
<br />
4.3 Comunicazione diretta e indiretta<br />
<br />
Minos<br />
<br />
<br />
propri compiti e a non avanzare proposte a lavoratori di livello superiore.<br />
- sul posto di lavoro spesso si è molto formali, p.es. ci si chiama con<br />
titolo e cognome. Ordini professionali come dottori, architetti e giudici si<br />
aspetteranno di essere chiamati con i loro titoli.<br />
- dai manager ci si aspettano indicazioni chiare e in grado di rispondere<br />
a tutte le domande. Vengono considerati esperti e sempre capaci di ri-<br />
<br />
il ruolo di mentore.<br />
- Normalmente i lavoratori non criticano le decisioni di un capo.<br />
tanto<br />
con il proprio capo e non p.es. con persone di un livello superiore<br />
neanche di un altro reparto.<br />
<br />
fondamentale della cultura. Durante qualsiasi processo di comunicazione<br />
<br />
Quando si ‘manda’ un messaggio è quasi impossibile non aggiungere<br />
contenuto culturale, nelle parole stesse, nella pronuncia o in segnali non<br />
verbali, che accompagnano la comunicazione.<br />
-<br />
<br />
interpretata da diverse persone in modi diversi, a sua volta differente<br />
magari dalle intenzione del mittente di tali informazioni.<br />
Le informazioni intorno ad un avvenimento ne rappresentano il contesto.<br />
Descrivono la misura di comprensione innata e, nella maggior parte dei<br />
casi, non consapevole che ci si aspetta da una persona in una certa<br />
situazione di comunicazione.<br />
<br />
di comunicazione, il quale può variare da cultura in cultura.<br />
33
34<br />
Minos<br />
competenze interculturale<br />
4.3.1 La comunicazione diretta / Culture con un contesto basso<br />
<br />
<br />
Culture con un contesto basso tendono ad essere lineari, logiche, orientate<br />
all’azione, spesso eterogenee e individualistiche. Logica, fatti e<br />
linearità vengono apprezzati. Le decisioni si basano più spesso su fatti<br />
<br />
Le persone di solito non ne sanno molto e esistono soltanto poche ipotesi<br />
possibili su di un‘altra persona. La gente non si può riferire al contesto -<br />
cioè a qualcosa che in una certe situazione viene detta o fatta sempre - o<br />
<br />
pretazione<br />
verbale. Lo scopo principale della comunicazione spesso è<br />
<br />
<br />
<br />
Svizzera e i paesi scandinavi.<br />
4.3.2 Comunicación indirecta / culturas con alto contexto<br />
<br />
Culture con un contesto alto tendono ad essere orientate ai rapporti inter-<br />
<br />
culture preferiscono l’armonia del gruppo e il consenso di fronte a buone<br />
prestazioni dei singoli. Le persone di queste culture si lasciano guidare<br />
<br />
<br />
è un passo importante per qualsiasi cooperazione.<br />
<br />
reti d’informazione molto vaste e tanti contatti personali. Visto che queste<br />
culture tendono ad essere collettivistiche la gente collabora in modo<br />
molto stretto e conosce l’opinione generale. Lo scopo principale dello<br />
scambio d’informazione è mantenere l’armonia ed evitare a chiunque<br />
<br />
Le parole non sono così importanti come il contesto, il suono della voce,<br />
la mimica, i gesti e la postura dell’interlocutore, piuttosto che la storia<br />
della famiglia di una persona o il suo stato sociale. Le persone hanno idee<br />
molto evolute sui comportamenti in diverse situazioni. Le informazioni<br />
fornite in un certo momento sono essenziali poiché molto è già noto alle<br />
persone che comunicano.
competenze interculturale<br />
Minos<br />
-<br />
<br />
<br />
parole dette.<br />
<br />
considerati culture con un contesto alto.<br />
Note riferite al lavoro in paesi con un altro contesto e stile di<br />
comunicazione:<br />
Qualche volta il modo in cui viene detto qualcosa è più importante di ciò<br />
che viene detto. Se una persona, che solitamente usa una comunicazione<br />
diretta, si trova per motivi di lavoro in un paese con una comunicazione<br />
indiretta, sembrerà sempre che parli un‘altra lingua anche se<br />
utilizza quella corrente. Diversi modalità di comunicazione aumentano<br />
nicazione<br />
interculturale è molto importante prestare attenzione sia alee<br />
<br />
un alta misura di attenzione.<br />
<br />
<br />
essere preso alla parola.<br />
- Su trattamenti normalmente seguono contratti espliciti.<br />
<br />
<br />
con un contesto alto può essere percepito come qualcuno che parla troppo,<br />
che è troppo preciso e che mette a disposizione troppe informazioni.<br />
<br />
- possono nascere equivoci dal fatto che i diversi modi di comunicare<br />
non vengono considerati.<br />
- Le persone tendono a decidere sulla base di meno informazioni visto<br />
vi è un aggiornamento continuo sui fatti.<br />
-<br />
<br />
<br />
<br />
3. Cambiare argomento per evitare di dire No.<br />
4. Rispondere con una domanda in cenno di dissenso.<br />
5. Tornare ad un punto della discussione per segnalare una diversa<br />
opinione.<br />
35
36<br />
Minos<br />
5 Lavorare all’estero<br />
5.1 Vivere lo shock culturale<br />
5.1.1 Shock culturale<br />
<br />
competenze interculturale<br />
L’ultimo capitolo sarà dedicato a problemi di motivazione che potrebbe chi<br />
si trova a lavorare in un paese straniero. Vengono offerti alcuni consigli<br />
<br />
-<br />
<br />
<br />
comportarsi eventualmente vanno imparato nuovamente. Geert Hofstede<br />
<br />
<br />
<br />
se una cultura sembra molto simile alla cultura del proprio paese ci possono<br />
essere differenze notevoli che possono portare a stati di solitudine,<br />
paura, preoccupazione, isolamento, di impotenza e di odio nei confronti<br />
<br />
chie<br />
prospettive su all’improvviso vengono a mancare (non sono più utili).<br />
5.1.2 Metodi per superare lo shock culturale<br />
Ci sono diversi metodi e strategie di contrasto allo shock culturale, con cui<br />
<br />
1. si renda conto che lo shock culturale è un processo normale<br />
durante l’adattamento ad un nuova cultura. Ci sono tante persone<br />
che soffrono, non hanno sofferto e soffriranno tale situazione.<br />
<br />
culturale ha bisogno di tempo.<br />
3. impari la lingua e non sia imbarazzato di portare un vocabolario con<br />
sé. Se le persone sanno che prova di parlare la loro lingua la aiuteranno<br />
più volentieri.<br />
<br />
ad un corso. Questo aiuterà ad entrare in contatto con altre persone.<br />
5. Sia realista. Non tutte le emozioni negative si basano sulla cultura.<br />
<br />
6. Si metta in contatto con persone che possono essere d’aiuto.<br />
7. Si informi già prima del viaggio sulla nuova cultura.<br />
8. Si goda ogni passo che va avanti nel suo processo di adattamento. Anche<br />
piccoli successi servono a sentirsi bene e facilitare i passi successivi.
competenze interculturale<br />
5.2 Il processo del adattamento culturale<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Nella prima fase si è entusiasti di vivere in un‘altra cultura e di percepire<br />
differenze. Le sensazioni sono paragonabili a quelli che si hanno durante<br />
una vacanze in un paese straniero.<br />
<br />
-<br />
<br />
nuova cultura. A questo punto inizia lo shock culturale. Non ci si sente<br />
<br />
trattati come ospiti ma ci si aspetta che si affrontino le diverse situazioni<br />
normalmente. Le frustrazioni possono portare velocemente a sentimenti<br />
di ansia e di isolamento.<br />
<br />
<br />
<br />
è necessario molto impegno.<br />
<br />
Questa fase viene raggiunta quando si riesce a raggiungere uno stato<br />
emotivo stabile, segno di adattamento alla nuova cultura. Ciò non deve<br />
prendono<br />
le ragioni della maggior parte dei comportamenti. Si è in grado<br />
di interagire con abbastanza successo rispettando le regole della nuova<br />
cultura.<br />
37
38<br />
Minos<br />
competenze interculturale<br />
5.3 Evitare l’uso del criterio di autoriferimento<br />
5.4 Osservazioni<br />
La tendenza ad usare le proprie convinzioni ed i propri valori per valutare<br />
<br />
che l’antropologo J.A. Lee per descriverlo ha sviluppato l’espressione<br />
‘criterio di autoriferimento’. Questa tendenza può essere talmente forte<br />
da disturbare il processo di adattamento culturale.<br />
Lee descrive un processo in quattro passi che aiuta a riconoscere le<br />
differenze culturali che probabilmente possono portare a dei problemi.<br />
-<br />
<br />
1. Analizzi la situazione in riferimento a i suoi valori culturali, usanze e<br />
particolarità.<br />
2. Analizzi la situazione in riferimento a valori culturali, usanze e particolarità<br />
del nuovo paese.<br />
-<br />
<br />
<br />
del criterio di autoriferimento e si comporti in maniera di cui possono<br />
<br />
<br />
attenta osservazione aiuterà ad ottenere informazioni e prospettive necessarie<br />
per capire un‘altra cultura e adattare il proprio comportamento<br />
alla situazione.<br />
Le seguenti domande aiuteranno a trovare le risposte che permettono di<br />
<br />
Comportamento di fronte al potere<br />
- Come gli addetti trattano i propri capi?<br />
- Come i capi trattano gli addetti?<br />
- Si percepisce che i capi deleghino la propria autorità o la chiedono<br />
soltanto per se stessi?<br />
- Normalmente i lavoratori prendono l’iniziativa o aspettano istruzioni?<br />
- Con chi vanno a pranzo le persone? Mangiano soltanto con persone di<br />
pari livello gerarchico o anche con altre?
competenze interculturale<br />
L’uso del tempo<br />
Minos<br />
- Le persone arrivano puntuali a lavoro? Chi è puntuale e chi no?<br />
- Che cosa succede quando uno degli interlocutori riceve una chiamata?<br />
- Come si comporta una persona che incontra altre due persone che<br />
stanno già parlando?<br />
- Le riunioni di lavoro iniziano puntuali?<br />
- Quanto bisogna aspettare persone con cui si ha un appuntamento?<br />
Modi di comunicazione<br />
<br />
- Come viene espressa una diversa opinione?<br />
- Come vengono comunicati dubbi e brutte notizie?<br />
<br />
- Durante un discorso le persone sono più dirette o più indirette?<br />
- Sembra che sul posto di lavoro ci sia un contesto alto o basso?<br />
Comunicazione non verbale<br />
- Com’è vestita la gente?<br />
- Come ci si saluta di mattina?<br />
<br />
esce?<br />
- Quando si parla ci si guarda direttamente negli occhi?<br />
- Che distanze mantengono le persone quando stanno in piedi?<br />
Norme al posto di lavoro<br />
- Quando interagiscono le persone parlano direttamente del compito o<br />
parlano più di fatti generali?<br />
- Si lavora insieme o in modo indipendente?<br />
<br />
- Quale comportamento viene tenuto dai colleghi?<br />
- Come si confrontano le persone con il rispetto di regole?<br />
39
40<br />
Minos<br />
Riferimenti<br />
competenze interculturale<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Thousand Oaks. Sage
competenze interculturale<br />
Ringraziamento<br />
Minos<br />
Comportamento sociale, competenza interculturale è un modulo autono-<br />
<br />
dalla Commissione Europea.<br />
L’autore ringrazia Andre Henschke, Geert Hofstede, Macus Garson,<br />
<br />
correzioni del materiale.<br />
<br />
materiale e di migliorarlo sfruttando la loro esperienza pratica. Si ringrazia<br />
<br />
Commissione Europea per il contributo economico.<br />
41
<strong>MECCATRONICA</strong><br />
Modulo 2: gestione del progetto<br />
(parte 2)<br />
Manuale<br />
(concetto)<br />
Andre Henschke<br />
Henschke Consulting Dresden<br />
Germania<br />
Concetto europeo per la Formazione Continua in Meccatronica di<br />
personale esperto nella produzione industriale globalizzata<br />
Progetto UE no. 2005-146319 „Minos“, durata dal 2005 al 2007<br />
Progetto UE no. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 „MINOS ++ “, durata dal 2008<br />
al 2010<br />
Il presente progetto è finanziato con il<br />
sostegno della Commissione europea.<br />
L´autore è il solo responsabile di questa<br />
pubblicazione (comunicazione) e la<br />
Commissione declina ogni responsabilità<br />
sull´uso che potrà essere fatto delle<br />
informazioni in essa contenute.<br />
www.minos-mechatronic.eu
Índice<br />
gestione del progetto<br />
Minos<br />
1. Il lavoro in un progetto oggigiorno<br />
1. 1 Il lavoro in un progetto nel passato 5<br />
1. 2 Le fasi dello sviluppo del lavoro nel progetto 5<br />
1. 3 Origine di principi di organizzazione di progetti 6<br />
1. 4 I nove campi del sapere nel management del progetto 7<br />
2. Un progetto – condizioni e caratteristiche 8<br />
2. 1 DIN 69901 8<br />
3. Tipi di progetti 9<br />
3. 1 Progetti di investimenti 10<br />
3. 2 Progetti di ricerca e di sviluppo 10<br />
3. 3 Progetti di organizzazione 11<br />
3. 4 Programma della struttura del progetto 12<br />
3. 5 Particolarità nel management internazionale del progetto 12<br />
3. 5. 1 Scopi dell’internazionalizzazione 12<br />
3. 5. 2 Tipi di obiettivi di internazionalizzazione 13<br />
3. 5. 2. 1 Scopi economici e non economici dell’internazionalizzazione 13<br />
3. 5. 2. 2 Scopi difensivi e offensivi dell’internazionalizzazione 15<br />
3. 5. 2. 3 Scopi orientati alle risorse, ai prodotti e alla vendita 15<br />
<br />
4. Programmazione e scopi nel management del progetto 17<br />
4. 1 Management del progetto operativo 17<br />
4. 2 Management del progetto tattico 17<br />
4. 3 Management del progetto strategico 17<br />
5. Un progetto e le sue fasi 18<br />
5. 1. Idee sul progetto e fase iniziale 19<br />
<br />
5. 3 Analisi sulla realizzabilità 19<br />
5. 4 Incarico e Kick Off 20<br />
<br />
<br />
5. 7 Programmazione del progetto 21<br />
5. 8 Sorveglianza del progetto 22<br />
5. 9 Valutazione del progetto 22<br />
5. 10 Management del progetto in gruppi responsabili per i diversi processi 22<br />
5. 10. 1 Gruppo responsabile per la fase iniziale 23<br />
5. 10. 2 Gruppo responsabile per la programmazione 23<br />
5. 10. 3 Gruppo responsabile per lo svolgimento 24<br />
5. 10. 4 Gruppo responsabile per il comando 24<br />
5. 10. 5 Gruppo responsabile per il compimento 24<br />
6. Organizzazione del progetto 25<br />
6. 1 Pura organizzazione del progetto 25<br />
6. 2 Coordinazione del progetto 26<br />
6. 3 Organizzazione in forma di matrice 26<br />
6. 4 Conclusione: caratteristiche dell’organizzazione del progetto 27<br />
7. Guida del progetto 28<br />
7. 1 Il capo del progetto 28<br />
3
4<br />
Minos<br />
gestione del progetto<br />
7. 1. 1 Ambiti di responsabilità del capo 28<br />
7. 1. 2 Compiti del capo 29<br />
7. 1. 3 Richieste personali al capo 29<br />
7. 1. 4 Competenze necessarie del capo 30<br />
7. 2 Il team del progetto 31<br />
8. Programmazione del progetto 31<br />
8. 1 Programmazione degli obiettivi 31<br />
8. 2 Aspetti della programmazione 33<br />
8. 3 Strutturazione di progetti 33<br />
8. 4 Tipi di strutturazioni del progetto 34<br />
8. 5 Tecniche della programmazione del progetto e strumenti 34<br />
8. 6 Tecnica di programmazione in forma di rete 36<br />
8. 6. 1 Scopi della programmazione reticolare 36<br />
8. 6. 2 Storia della programmazione reticolare 37<br />
8. 6. 3 Parole centrali della programmazione reticolare 38<br />
8. 6. 4 Altri concetti della programmazione reticolare 40<br />
8. 6. 5 Esempi della programmazione reticolare 41<br />
8. 6. 6 Tipi di programmazioni in rete 42<br />
8. 6. 7 Vantaggi della programmazione reticolare 43<br />
8. 6. 8 Svantaggi della programmazione reticolare 44<br />
8. 7 Pietre miliari 45<br />
9. Passi verso il successo 46<br />
10. Management del rischio 48
gestione del progetto<br />
1 Il lavoro in un progetto oggigiorno<br />
1.1 Il lavoro in un progetto nel passato<br />
Minos<br />
Quando si parla della costruzione di tempi antichi, della scoperta di continenti<br />
sconosciuti, o dello sviluppo di strategie e tecnologie innovative - si<br />
tratta sempre di progetti coraggiosi, di cervelli che ottenevano un risultato<br />
in un certo arco di tempo avendo a disposizione risorse limitate.<br />
Non senza motivo nell’ambito militare si trova una precisa strutturazione<br />
di processi per raggiungere uno scopo. Lo spostamento di materiale, delle<br />
<br />
I compiti, metodi, strumenti e livelli del management del progetto in generale<br />
sono conosciuti e documentati. Dovrebbe essere un obiettivo però,<br />
elaborare e far conoscere una terminologia unica e di promuoverla. Tale<br />
obiettivo è quello degli istituti di normalizzazione e di associazioni PM.<br />
È da ricordare specialmente il Project Management Institute negli USA<br />
(PMI) che con il suo PMBOK (Project Management Body of Knowledge)<br />
ha pubblicato il libro standard in lingua inglese per il management del<br />
progetto. Numerose delle seguenti informazioni, sono state tratte dal<br />
PMBOK, visto che con la sua rappresentazione molto strutturata informa<br />
bene sulle particolarità di progetti e del management di progetti. Per<br />
informazioni che riguardano la Germania vengono usati soprattutto le<br />
<br />
Come guida per il management di qualità in progetti è stata pubblicata<br />
la norma ISO 10006:2003.<br />
1.2 Fases del desarrollo de la dirección de proyectos<br />
Le grandi fasi dello sviluppo del management del progetto sono tre:<br />
- la fase del management del progetto non consapevole<br />
<br />
- la fase della programmazione consapevole di progetti particolari<br />
<br />
- la fase della programmazione dettagliata dei progetti, management<br />
organizzato di progetti, dal 1980.<br />
5
6<br />
Minos<br />
Esempio:<br />
gestione del progetto<br />
Già le legioni dell’Impero Romano, per quanto riguarda l’organizzazione<br />
e l’abilità superavano i suoi avversari e così potevano vincere un gran<br />
numero di battaglie.<br />
Durante le battaglie l’utilizzo mirato e ben studiato delle forze, aiutava a<br />
superare anche un numero più alto di avversari. La battaglia di Alessia, 52<br />
avanti Cr. , nella quale Gaius Iulius Caesar resisteva con soltanto 50. 000<br />
persone a 320. 000 combattenti e dalla quale usciva vincente, è soltanto<br />
un esempio per le possibilità che può offrire il giusto impiego dei mezzi.<br />
Il 5 dicembre del 1757 Federico il Grande vinse la forza armata tre volte<br />
più grande degli austriaci. Questa vincita non fu resa possibile grazie<br />
al numero maggiore di combattenti, ma grazie all’ ottimo impiego delle<br />
forze a disposizione.<br />
1.3 Origine di principi per l’organizzazione del progetto<br />
Importante:<br />
Come primo libro per la programmazione di operazioni complesse<br />
nell’ambito militare dell’età moderna, può essere valutata l’opera “Dalla<br />
<br />
Oggigiorno quasi tutte le idee nell’ambito dell’economia, dell’amministrazione<br />
pubblica, della ricerca, della politica e della formazione vengono realizzate<br />
sotto forma di progetti. Anche compiti più piccoli nell’interno delle aziende<br />
vengono realizzati da gruppi responsabili per i progetti. Soprattutto<br />
problemi complessi interculturali possono essere risolti nel miglior modo,<br />
con il metodo del lavoro del progetto.<br />
Il numero dei progetti negli anni passati è aumentato moltissimo. Il management<br />
del progetto però non fa miracoli. È un attrezzo complesso che<br />
<br />
prende vita prima di tutto nella testa. I punti deboli o i fattori di rischio nei<br />
progetti sono costituiti spesso, dalle persone stesse.<br />
Questo perché la conclusione di un progetto ed il suo relativo successo,<br />
dipendono soprattutto dal responsabile del progetto e della sua competenza<br />
(sociale).
gestione del progetto<br />
1.4 I nuovi campi del sapere del management del progetto<br />
Minos<br />
Il management del progetto ha da coprire sopratutto i seguenti campi di<br />
lavoro o di sapere (secondo il Project Management Institute):<br />
Management di integrazione:<br />
Qui si coordinano i diversi elementi di un progetto. Questo viene facilitato<br />
dall’osservanza di standard di management del progetto.<br />
Management di contenuto e della mole (anche Scope Management):<br />
Il management della cornice del progetto (anche management del contenuto<br />
e della mole) fa che gli obiettivi del progetto vengano raggiunti. Non<br />
guarda però soltanto gli obiettivi riferiti a quelli originali, ma cerca anche di<br />
integrare nuovi obiettivi nel progetto e di indurre programmazioni nuove.<br />
Management di deadline:<br />
tegrare<br />
tutti i gruppi. La pianta del progetto serve fra l’altro come mezzo<br />
di comunicazione.<br />
Management dei costi:<br />
Favorisce l’adempimento del budget. Qui è da riprendere lo sviluppo delle<br />
spese. Nel caso necessario sono da avviare contromisure.<br />
Management di qualità:<br />
zazione<br />
di processi del management del progetto, la documentazione<br />
dei lavori e degli obiettivi raggiunti come anche un management delle<br />
misure adatte.<br />
Management del personale:<br />
<br />
nel progetto, ma anche allo sviluppo del gruppo.<br />
Management della comunicazione:<br />
tecipanti,<br />
è da considerare anche nel management dei cambiamenti<br />
(change management).<br />
Management del rischio:<br />
<br />
rischio, misure preventive e concetti per emergenze. È di importanza<br />
soprattutto nel caso di progetti complessi.<br />
7
8<br />
Minos<br />
Management della fornitura:<br />
gestione del progetto<br />
Riguarda l’integrazione e la collaborazione con partner e fornitori.<br />
Consiglio importante:<br />
Gli ambiti del sapere si assomigliano, come gli equivalenti del manage-<br />
<br />
<br />
del progetto (unicità del prodotto, limitazione del tempo, orientamento<br />
stakeholder e modo di lavorare iterativo) con processi speciali (vedi management<br />
del progetto, gruppi di processi), che possono essere diversi<br />
dai campi di sapere del management generale.
gestione del progetto<br />
2 Un progetto – Condizioni e caratteristiche<br />
2.1 DIN 69 901<br />
<br />
Secondo la DIN 69901 un progetto è:<br />
Minos<br />
“Un’ attività prevista che in generale si contraddistingue per l’unicità<br />
delle condizioni nel loro complesso. ”<br />
È il successore della DIN 69900 “Netzplantechnik” che prima includeva<br />
<br />
del management di progetti. Segue un piccolo riassunto:<br />
Condizioni:<br />
- Ci deve essere un obiettivo previsto.<br />
<br />
- Un progetto deve essere limitato nel tempo, economicamente e limitato<br />
per quanto riguarda il personale.<br />
- Deve essere un progetto singolo e limitato di fronte ad altri progetti.<br />
<br />
- Il compito da affrontare deve essere nuovo e unico.<br />
- Sono incluse diverse discipline.<br />
<br />
<br />
- Un progetto consiste in più attività collegate fra di loro, chiamate anche<br />
task o processi.<br />
I processi sono da svolgere per raggiungere un certo obiettivo o sottoobiettivi.<br />
Pertanto, essi vengono svolti secondo il loro ordine (e le priorità)<br />
e con l’aiuto delle risorse a disposizione come persone o mezzi di lavoro,<br />
<br />
<br />
9
10<br />
Minos<br />
3 Tipi di progetti<br />
<br />
Caratteristiche:<br />
- limitazione del tempo<br />
gestione del progetto<br />
- indicazione dell’obiettivo (indicazione dei mezzi, di deadline, di<br />
misurazione e obiettivi speciali)<br />
- unico (non un lavoro di routine)<br />
- strutturazione (fasi, passi parziali, processi/pacchetti di lavoro)<br />
<br />
Per scopi pratici spesso si dividono i progetti in:<br />
- progetti d’investimento<br />
- progetti di ricerca e di sviluppo<br />
- progetti d’organizzazione<br />
Questa divisione è vantaggiosa, perché per questi tipi di progetto si può<br />
fare riferimento a diversi modelli di fasi di progetti standard già esistenti.<br />
Un modello di una fase di un progetto standard è la rappresentazione<br />
standardizzata dello svolgimento del progetto, diviso in sezioni<br />
temporali, che possono essere chiamate precisamente e che sono<br />
una parte importante del risultato del progetto.<br />
Un‘altra divisione possibile è:<br />
- progetti legati ad un sistema di lavoro ( tipo di organizzazione)<br />
p. es. : Introduzione di un sistema di management di qualità o di un<br />
nuovo impianto EDV<br />
- progetti legati ad un oggetto di lavoro (di tipo tecnico) p. es. : sviluppo<br />
di un prototipo<br />
- progetti legati al posto di lavoro (impianti di produzione, fabbrica) p.<br />
es. : trasformazione di un sistema di immagazzinamento ad un sistema<br />
totalmente automatico.
3.1 Progetti di investimento<br />
<br />
gestione del progetto<br />
Minos<br />
I progetti di investimento si contraddistinguono per le somme elevate che<br />
sono necessarie per comprare i prodotti.<br />
Questi prodotti di solito possono essere usati per un lungo periodo<br />
e vengono comprati normalmente soltanto una volta.<br />
Ambiti tipici per progetti di investimento sono pertanto immobili, grandi<br />
impianti tecnici e tutte le costruzioni speciali con un grande riferimento al<br />
cliente. I progetti di investimento, a causa della loro grandezza e della loro<br />
importanza economica per l’impresa, vanno programmati e realizzati con<br />
grande cautela. Al contrario, per i progetti di ricerca e di sviluppo, presso<br />
i quali il gruppo del progetto decide soltanto di variazioni di proposte,<br />
si tratta sempre di soluzioni d’acquisto. Un cambiamento dell’ oggetto<br />
di investimento non è previsto. I progetti di investimento richiedono un<br />
team esteso.<br />
3.2 Proyectos de investigación y de desarrollo<br />
<br />
I progetti di ricerca e di sviluppo rappresentano la forma di programmazione<br />
e di comando più complessa del management del progetto.<br />
Un progetto di ricerca e di sviluppo è caratterizzato dallo sviluppo<br />
di un nuovo procedimento, un nuovo sistema o un nuovo utilizzo<br />
di un oggetto.<br />
In questo caso è prevista la realizzazione dell’oggetto come prodotto<br />
industriale, come procedimento, come software o come struttura. I progetti<br />
di ricerca o di sviluppo, molto spesso vengono svolti negli ambiti di<br />
ricerca e di sviluppo delle imprese. Nell’industria ne possono far parte la<br />
costruzione di nuove macchine come anche lo sviluppo di nuovi materiali<br />
per costruzioni.<br />
Specialmente negli istituti specializzati della ricerca applicata (in Germania<br />
negli Istituti Fraunhofer) spesso con un collaboratore, vengono realizzati<br />
più progetti di ricerca o di sviluppo. In questo caso, un collaboratore in<br />
diversi progetti può avere svariati ruoli. Specialmente nel caso di progetti<br />
di ricerca e di sviluppo è importante una votazione regolare sullo<br />
svolgimento del progetto.<br />
Visto che l’interno team del progetto (vedi capitolo 7, “Team del progetto”),<br />
sfrutta i risultati di altri partecipanti al progetto, le decisioni importanti<br />
vanno prese con l’intero team. Un cambiamento di indirizzo è possibile<br />
ma molto dispendioso<br />
11
12<br />
Minos<br />
3.3 Progetti di organizzazione<br />
<br />
Importante<br />
gestione del progetto<br />
I progetti di organizzazione sono i progetti più numerosi.<br />
I progetti organizzativi sono progettati per essere svolti in una struttura,<br />
con lo scopo di guidare le risorse per un certo arco di tempo.<br />
Le risorse usate durante l’arco di tempo del progetto, vengono tolte alla<br />
struttura dell’organizzazione esistente. I progetti di organizzazione si<br />
dedicano ad attività concrete di persone. Dunque, si può trattare della<br />
<br />
palazzo ad un altro. I progetti di organizzazione di solito possono essere<br />
ben programmati .<br />
Al contrario dei progetti di ricerca e di sviluppo, in quelli di organizzazione<br />
c’è un bisogno di coordinazione sin dall’inizio del progetto. Se agli albori<br />
del progetto stesso, si riesce a programmare bene (vedi capitolo 5, “Un<br />
progetto e le sue fasi”), durante lo svolgimento basta chiarire lo stato del<br />
progetto poche volte.<br />
Questi incontri servono per far conoscere lo stato della realizzazione e<br />
<br />
Nei progetti d’organizzazione il fattore economico spesso non è il punto<br />
debole, perché prima del progetto ci sono già offerte e promesse vincolanti<br />
sulle spese necessarie.<br />
Importante è l’integrazione della direzione se si tratta di progetti che<br />
si svolgono includendo diversi o tutti i reparti della ditta.<br />
Tramite l’integrazione spesso vanno evitati problemi di votazione fra diverse<br />
istituzioni e ambiti. Nel team del progetto perciò, andrebbero incluse<br />
persone di tutti gli ambiti e tutte le istituzioni che hanno la competenza<br />
di decidere anche se queste persone poi non sono responsabili per la<br />
realizzazione operativa del progetto.
gestione del progetto<br />
3.4 Pianta della struttura del progetto<br />
Minos<br />
La programmazione di un progetto è una parte fondamentale per il suo<br />
successo. Spesso lavoratori degli ambiti più diversi, si incontrano per la<br />
prima volta nel team del progetto e contemporaneamente dispongono<br />
di poca esperienza per quanto riguarda lo svolgimento di un progetto.<br />
<br />
progetto. Certe fasi del progetto possono dipendere da altre fasi che si<br />
svolgono prima. In questo caso la chiusura della prima sezione rimanda<br />
l’ultimazione della sezione seguente (vedi capitolo 8, “Programmazione<br />
del progetto”).<br />
Immagine 1: Pianta della struttura del progetto<br />
3.5 Particolarità nel management di progetti internazionali<br />
3.5.1 Obiettivi di una internazionalizzazione<br />
Quando un’impresa decide di fare il passo all’estero e dunque di allargare<br />
la produzione oltre le frontiere del proprio paese, avere obiettivi<br />
ben precisi, è decisivo. Gli obiettivi di internazionalizzazione – come gli<br />
obiettivi dell’impresa in generale - possono essere soltanto la base di<br />
una valutazione del successo delle attività internazionali quando esse<br />
divengono operative, per quanto riguarda:<br />
- il content (che cosa c’è da raggiungere con il lavoro all’estero?)<br />
- la mole (Quanto è desiderato?),<br />
- integrazione temporale (in quale momento è da raggiungere<br />
l’obiettivo?),<br />
- riferimento al segmento (in quali gruppi di paesi va raggiunto l’obiettivo,<br />
<br />
13
14<br />
Minos<br />
3.5.2 Tipi di obiettivi di internazionalizzazione<br />
gestione del progetto<br />
<br />
gruppi. I criteri possono essere presupposti come segue:<br />
- la suddivisone in obiettivi economici e non come<br />
- divisione di obiettivi in quelli di origine difensiva o oggettiva e<br />
- la delimitazione fra scopi di internazionalizzazione orientate alle risorse,<br />
alla produzione e al mercato.<br />
3.5.2.1 Scopi economici e non economici di un’ internazionalizzazione<br />
<br />
che tramite la vendita all’estero si cerca di compensare effetti negativi di<br />
cicli di congiuntura nel proprio paese. Le seguenti attività si basano su<br />
<br />
- export all’estero, se la produzione nella propria nazione è a buon<br />
mercato.<br />
- Spostare la produzione in paesi dove si produce a prezzo più basso<br />
<br />
- Produzione di serie più alte tramite vendita all’estero, seguono effetti<br />
di regressione nella produzione, riduzione del prezzo possibile.<br />
- Assorbimento del residuo del consumatore nei paesi in cui il prodotto<br />
è una innovazione.<br />
- Stabilizzazione del volume d’affari totale attraverso la fornitura di più<br />
mercati che non sono sottoposti agli stessi cicli di congiuntura.
gestione del progetto<br />
Minos<br />
Altri obiettivi economici sono quelli dell’assicurazione e della crescita o<br />
della partecipazione alla crescita dinamica di mercati all’estero, causati<br />
dunque da un orientamento all’espansione degli affari.<br />
Gli obiettivi orientati al successo dell’impresa si esprimono come<br />
segue:<br />
- Pericolo di perdita nella propria nazione, p. es. a causa della riduzione<br />
imprevista della durata di vita del prodotto.<br />
- Allargamento di posizioni del mercato già esistente all’estero tramite<br />
un impegno più forte.<br />
- Così si crea un compenso nei confronti della concorrenza che è res<br />
ponsabile di una riduzione di mercato nella propria nazione.<br />
- Il cliente principale segue all’estero.<br />
Gli obiettivi orientati alla crescita si fanno vedere:<br />
- nell’allargamento e prolungamento del ciclo di vita dei prodotti,<br />
- nella partecipazione alla crescita dinamica di mercati all’estero,<br />
- nel raggiungere obiettivi di crescita che p. es. a causa di obblighi<br />
nella propria nazione non possono essere raggiunti.<br />
Obiettivi importanti non economici dell’internazionalizzazione consistono<br />
<br />
15
16<br />
Minos<br />
Obiettivi difensivi<br />
gestione del progetto<br />
3.5.2.2 Obiettivi difensivi e offensivi dell’internazionalizzazione<br />
L’internazionalizzazione ha un carattere difensivo quando un’impresa, per<br />
la stabilizzazione della sua posizione (in pericolo), nel mercato, si mette<br />
a produrre all’estero o segue la concorrenza all’estero, per compensare<br />
gli svantaggi della concorrenza.<br />
Obiettivi offensivi<br />
Obiettivi offensivi di internazionalizzazione sono invece perseguiti da<br />
quelle imprese che vogliono sfruttare i vantaggi del mercato, p. es. vantaggi<br />
tecnologici, o quando ambiscono ad un prolungamento del ciclo di<br />
vita dei loro prodotti.<br />
3.5.2.3 Orientati alle risorse, alla produzione e alla vendita<br />
Obiettivi di internazionalizzazione orientati alle risorse li troviamo nei<br />
servizi di sicurezza di supporto della materia prima.<br />
Abbiamo a che fare con aspetti orientati alla produzione, quando si parte<br />
con l’idea che i processi di produzione all’estero si potrebbero svolgere<br />
a prezzo più basso.<br />
<br />
clienti principali all’estero.
gestione del progetto<br />
<br />
<br />
<br />
Minos<br />
Nel dialogo fra diverse culture la comprensione delle differenze è una<br />
base importante per lo svolgimento del progetto con successo. A questo<br />
campo si avvicina l’ambito della sociologia (vedi anche il modulo MINOS<br />
“Comportamento sociale, Competenze interculturali”).<br />
La sociologia (parola d’arte che deriva dalla parola latina ‘socius’:<br />
compagno e quella greca ‘lógos’: parola) descrive e analizza i collegamenti<br />
nella struttura, del funzionamento e dello sviluppo nella<br />
società.<br />
La conoscenza delle condizioni sociologiche è una componente importante<br />
integrativa per il management del progetto, così p. es. :<br />
- la partenza di macchine e impianti<br />
- compiti legati alla ricerca degli sbagli nel caso di emergenza<br />
- la coordinazione di gruppi di progetti internazionali<br />
- coordinare trattamenti<br />
Accanto alle richieste professionali è necessaria anche un’alta misura<br />
di tolleranza della frustrazione, cioè la capacità individuale di compensare<br />
delusioni o di rinunciare a bisogni, senza entrare in depressione o<br />
diventare aggressivi.<br />
Però il management di un progetto internazionale include anche la possibilità<br />
di un contorno sempre attuale e molto interessante.<br />
Al problema del dialogo fra diverse culture si dedica il campo della ricerca<br />
delle mentalità.<br />
Il concetto della mentalità (lat. mens, mente) descrive modi predominanti<br />
di pensare o comportarsi in un gruppo di persone (p. es. di<br />
un gruppo della popolazione o un gruppo professionale).<br />
<br />
realistico ecc. La percezione di questi modi di pensare attraverso persone<br />
non incluse, spesso è la base per generalizzazioni che si esprimono in<br />
clichè, pregiudizi e stereotipi. Dall’ altro lato il concetto di mentalità può<br />
essere usato come base per descrivere un comportamento ‘normale’ in<br />
gruppi sociali.<br />
17
18<br />
Minos<br />
gestione del progetto<br />
4 Programmazione e obiettivi del management del progetto<br />
4.1 Management del progetto operativo<br />
<br />
4.2 Management tattico del progetto<br />
<br />
4.3 Management strategico del progetto<br />
<br />
Il management operativo è il management classico che è riferito al<br />
progetto e al suo svolgimento.<br />
La programmazione e gli obiettivi sono uguali ad altri compiti e processi<br />
nella ditta. Normalmente nell’ambito del management operativo del progetto,<br />
vengono realizzati tre tipi di progetti (progetto di in vestizione, di<br />
organizzazione e di ricerca).<br />
Al contrario del management operativo, gli iniziatori del management<br />
tattico sono da trovare nel management medio.<br />
Il management tattico dunque favorisce cambiamenti sul livello<br />
dei reparti e non si dedica soltanto alla realizzazione di obiettivi<br />
operativi della ditta.<br />
Nel centro può starvi dunque, l’uso di un nuovo EDV in un ambito della<br />
ditta, la fusione di due reparti o la ristrutturazione dell’organizzazione<br />
della ditta.<br />
Il management strategico del progetto rappresenta uno strumento im-<br />
<br />
Il management strategico del progetto è un anello di congiunzione<br />
fra obiettivi strategici della ditta e il management operativo del progetto.<br />
Il management strategico crea così la cornice in cui un grande<br />
<br />
Scopo del management strategico è il superamento della mancanza di<br />
organizzazione convenzionale e gerarchica tramite un avvicinamento<br />
sistematico p. es. :<br />
- la reazione su problemi non organizzativi,<br />
- decisioni e
5 Un progetto e le sue fasi<br />
<br />
<br />
gestione del progetto<br />
Minos<br />
I progetti spesso vengono suddivisi in fasi, che sottolineano il modo iterativo<br />
di procedere nel management. Normalmente le fasi del progetto<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
con una deadline. Se gli obiettivi parziali non sono stati raggiunti<br />
in tempo o i risultati contengono errori secondo il programma, la<br />
<br />
stati risolti.<br />
Le pietre miliari dunque, sono uno strumento molto importante durante<br />
la programmazione del progetto. Un uso esagerato di pietre miliari può<br />
disturbare lo svolgimento del progetto a causa della grande necessità di<br />
consultazioni. Poche pietre miliari, invece, portano all’errore non percepito.<br />
Piani di progetti on-line, cioè piani di progetti in cui ogni giorno può<br />
essere controllato lo stato dei lavori dei singoli partecipanti per la guida<br />
<br />
<br />
Una fase del progetto è una sezione temporale di un percorso del<br />
progetto, che per il suo contenuto può essere separato da altre<br />
sezioni.<br />
- idea del progetto e inizio<br />
<br />
- ricerca sulla realizzabilità<br />
- Incarico e Kick Off<br />
<br />
<br />
- programmazione del progetto<br />
- sorveglianza del progetto<br />
- valutazione del progetto<br />
19
20<br />
Minos<br />
5.1 Idea del progetto ed inizio<br />
Importante<br />
gestione del progetto<br />
In seguito vengono meglio spiegate le singole fasi del progetto. Non tutti<br />
i progetti devono contenere tutte le fasi. Anche l’impronta delle singole<br />
fasi varia tra un progetto e un altro. La strutturazione delle fasi dunque è<br />
da intendere come direttiva che nella sua successione non può essere<br />
cambiata, però può esserlo nella sua impronta. La piena elaborazione di<br />
tutte le fasi però, è il modo più sicuro per svolgere il progetto.<br />
È importante che la programmazione del progetto vada svolta da parte<br />
della guida del progetto. Nelle singole fasi, p. es. durante la programmazione<br />
di deadline, vanno integrati tutti i partecipanti nel progetto.<br />
Specialmente il management del rischio, rappresenta uno strumento per<br />
la prevenzione degli errori.<br />
Il progetto viene fatto partire con un’idea, un problema, una richiesta o<br />
in seguito alla necessità di realizzare un progetto più grande. Anche in<br />
questa fase hanno luogo dibattiti sul senso e sull’utilità. I primi contatti<br />
con futuri partner nel progetto e responsabili nascono in questo frangente.<br />
<br />
Importante<br />
5.3 Ricerca sulla realizzabilità<br />
Importante<br />
<br />
costi, gli deadline ed eventualmente obiettivi speciali. Nasce un program-<br />
<br />
così precisa, che è possibile fare un elenco di compiti e risorse necessarie<br />
<br />
Specialmente se si tratta di progetti più grandi, è importante chiarire prima<br />
<br />
realizzabile. L’impresa può dare l’ incarico di uno studio sulla realizzabilità<br />
o potrebbe fare una inchiesta fra esperti e capire così che cosa potrebbe<br />
funzionare e che cosa no.<br />
Questa fase è molto importante perché in questo momento ancora ini-<br />
<br />
per raggiungere lo scopo.
5.4 Incarico e Kick Off<br />
Importante<br />
gestione del progetto<br />
Minos<br />
Il committente ora dà l’incarico. Poi la ditta nomina la guida del progetto<br />
e stabilisce che fa parte del team. Nel cosiddetto Kick off tutte le informazioni<br />
che riguardano il progetto vengono date al gruppo. Tutte le persone<br />
incluse, elaborano una strategia vincolante.<br />
<br />
Importante<br />
<br />
Importante<br />
l’intero progetto viene ora suddiviso in singoli passi. A secondo della<br />
grandezza del progetto si tratta di progetti parziali o di processi raccolti.<br />
<br />
razione,<br />
la guida del progetto deve prestare attenzione che non ci siano<br />
interferenze per quanto riguarda il personale o i contenuti.<br />
I processi raccolti in questa fase vengono suddivisi in singole unità di<br />
lavoro, i cosiddetti processi. Se questa suddivisione va fatta più dettagliata<br />
o meno dipende dal tipo del progetto, dai collaboratori e dalle possibilità<br />
di controllo durante lo svolgimento del progetto.<br />
La programmazione del percorso e degli deadline fornisce dunque la<br />
schedulazione per lo svolgimento del progetto. Inoltre la programmazione<br />
del percorso e degli deadline con le informazioni incluse fornisce la base<br />
decisiva per altre programmazioni e possibili risposte su tante domande<br />
durante la valutazione del progetto. Alcune di esse sono:<br />
- A quali punti del progetto ci sono delle libertà nel percorso tecnico o<br />
insicurezze e quali conseguenze ne potrebbero nascere?<br />
- Dove e in quale misura ci sono delle incertezze di tempo che<br />
potrebbero avere conseguenze, e quali?<br />
- Quali avvenimenti importanti (le cosiddette pietre miliari) sono da<br />
rispettare durante lo svolgimento del progetto a fronte di quali obblighi<br />
temporali?<br />
<br />
ne sono da dedurre?<br />
- Quando e in quale misura vanno messe a disposizione delle risorse<br />
(come p. es. personale, macchine, attrezzi, impianti ecc. ) per poter<br />
<br />
21
22<br />
Minos<br />
5.7 Programmazione del progetto<br />
Importante<br />
gestione del progetto<br />
Il piano con gli deadline è la direttiva più importante per gli impiegati<br />
nel progetto. Contemporaneamente serve per valutare il progresso nel<br />
progetto durante lo svolgimento.<br />
<br />
lavoro.<br />
<br />
- Così p. es. il processo numero quattro si può svolgere soltanto quan<br />
<br />
<br />
impatta sui seguenti aspetti:<br />
- Durata temporale per ogni passo<br />
<br />
- risorse necessarie (personale e mezzi produttivi)<br />
Programmazione delle risorse<br />
- I costi che ne risultano.<br />
Programmazione dei costi<br />
- In questa fase della programmazione possono nascere i seguenti<br />
<br />
- Coincidenze di deadline<br />
- Mancanza di risorse a causa dell’assegnazione doppia di compiti<br />
Il responsabile per la programmazione del progetto, dovrebbe prevedere<br />
tempi di riserva per possibili problemi imprevisti. Un risultato della<br />
programmazione del progetto potrebbe essere anche l’adattamento o la<br />
variazione degli obiettivi se le conoscenze da parte della “programmazione”<br />
lo rendono necessario.
5.8 Sorveglianza del progetto<br />
Importante<br />
5.9 Valutazione del progetto<br />
gestione del progetto<br />
Minos<br />
Dopo l’inizio della realizzazione, il compito della guida del progetto è<br />
sorvegliarne il progresso. Nel caso di imprevisti o cambiamenti di costi,<br />
la guida deve rielaborare il programma del progetto. Regolarmente hanno<br />
luogo e votazioni. La guida del progetto dopo archi di tempo stabiliti,<br />
<br />
<br />
del progetto.<br />
<br />
un esame completo del progetto secondo i seguenti aspetti:<br />
- Sono stati raggiunti gli obiettivi (la cosa, la durata e i costi)?<br />
- Quanto forti erano le deroghe dal programma del progetto?<br />
- La programmazione era troppo ottimistica?<br />
- Lo svolgimento era ottimo?<br />
<br />
- Come si è svolta la comunicazione nel gruppo e con il committente?<br />
- Come era il clima di lavoro?<br />
5.10 Management del progetto in gruppi<br />
- La documentazione del progetto come base di esperienze è utile?<br />
Se si separa i processi del management del progetto dalle sue fasi, i<br />
processi del management possono essere descritti in gruppi:<br />
Possono essere formati i seguenti gruppi di processi:<br />
- Gruppo iniziale<br />
- Gruppo di programmazione<br />
- Gruppo di svolgimento<br />
- Gruppo di comando<br />
- Gruppo di conclusione<br />
23
24<br />
Minos<br />
5.10.1 Gruppo di star-up<br />
<br />
Importante<br />
5.10.2 Gruppo di Programmazione<br />
<br />
gestione del progetto<br />
Nel gruppo responsabile per l’start up questo processo è al centro<br />
dell’attenzione. Viene eseguito all’inizio del progetto e poi all’inizio di<br />
ogni fase del progetto.<br />
Obiettivi importanti dell’start up sono:<br />
- Diffusione delle informazioni necessarie per poter lavorare in maniera<br />
<br />
<br />
perciò vengono chiariti gli obiettivi e il modo di lavoro in ogni fase del<br />
progetto.<br />
- L’informazione relativa al progetto viene cambiata e adattata allo<br />
strakeholders.<br />
- Il progetto o la prossima fase del progetto viene considerata in tutte<br />
le sue parti (non dettagli) e collegamenti.<br />
- Dovrebbe essere raggiunta un’armonia di tutti i partecipanti per quanto<br />
riguarda tutte le questioni.<br />
Come in tutti i gruppi i processi si ripetono e interagiscono fra di loro. La<br />
<br />
La programmazione include tutti i passi per la programmazione del<br />
progetto o quelli per una fase. Eventualmente si approva o si scelgono<br />
alternative. I processi più importanti del management del progetto nel<br />
gruppo ‘Programmazione’ sono:<br />
- Programmazione di contenuto e mole<br />
<br />
<br />
- Fissare le conseguenze dei processi<br />
- Programmazione dei mezzi<br />
- Stimare la durata dei processi<br />
- Stimare i costi<br />
- Programmazione del management del rischio<br />
- Sviluppare il piano con deadline<br />
- Programmazione dei costi<br />
- Mettere insieme il programma del progetto<br />
Inoltre ci sono processi ausiliari, come la programmazione di qualità,<br />
programmazione della fornitura, ecc.
5.10.3 Gruppo Realizzazione<br />
<br />
5.10.4 Gruppo comando<br />
<br />
<br />
<br />
gestione del progetto<br />
Minos<br />
<br />
risorse e la loro attribuzione ai processi nel piano del progetto, per<br />
poter raggiungere l’obiettivo del progetto. Ne fanno parte processi<br />
come lo svincolo del pacchetto di lavoro. La realizzazione viene<br />
sostenuta da processi ausiliari, come l’assicurazione di qualità, il sistema<br />
d’informazione, lo sviluppo del gruppo o la scelta dei fornitori.<br />
Questo gruppo si dedica alla continua sorveglianza del raggiungimento<br />
dell’obiettivo nel progetto. Nel PMBOK viene usata la parola<br />
“control processes”. Nel gruppo ‘comando’ ci sono due processi<br />
principali:<br />
- informazione, per la raccolta e la distribuzione (orientazione<br />
<br />
- il comando integrato di cambiamenti, per coordinare i cambiamenti<br />
I processi principali vengono sostenuti da un grande numero di processi<br />
ausiliari, ne fanno parte processi di collaudo, manutenzione programmata<br />
e analisi dei costi e monitoraggio del rischio.<br />
<br />
amministrativa del progetto.<br />
Nel primo caso è importante fare attenzione che tutti i contratti venga-<br />
<br />
<br />
Learned Workshop e – secondo PMI molto importante – la compilazione<br />
della banca dati con “dati storici del progetto”, per mettere a disposizione<br />
il sapere ottenuto anche per progetti (e manager) futuri.<br />
25
26<br />
Minos<br />
6 Organizzazione del progetto<br />
gestione del progetto<br />
La scelta dei responsabili per il progetto e dei membri del progetto è<br />
importante per il successo del progetto. Ci vuole anche decisione sulla<br />
forma d’organizzazione del progetto.<br />
Le seguenti forme dell’organizzazione sono:<br />
6.1 Organizzazione vera e propria del progetto<br />
<br />
Questa forma di organizzazione spesso viene usata se si tratta di progetti<br />
molto grandi. Il team del progetto viene messo insieme dai reparti<br />
di organizzazione della linea. Questi collaboratori sono sottoposti alla<br />
guida del progetto. Questi ha il pieno potere di decidere e la piena responsabilità<br />
per il progetto.<br />
Vantaggi:<br />
La guida del progetto ha tutte le competenze. Perciò la responsabilità<br />
<br />
<br />
cano<br />
fortemente con il progetto. Una conseguenza è la forte motivazione.<br />
Svantaggi:<br />
acquisto produzione<br />
Durante la scelta dei membri del progetto la guida dipende dalla volontà<br />
di cooperazione dell’organizzazione della linea. di produzione. Devono<br />
<br />
la reintegrazione dei collaboratori al progetto nell’organizzazione della<br />
<br />
<br />
<br />
problemi a reintegrarsi nell’organizzazione della linea. Inoltre c’è il pericolo<br />
che il team rimanga isolato e che ci sia una mancanza di collaborazione<br />
con i reparti.<br />
distribuzione<br />
direzione<br />
dell‘impresa<br />
amministrazione<br />
<br />
progetto<br />
A<br />
progetto<br />
B
6.2 Coordinazione del progetto<br />
<br />
gestione del progetto<br />
Minos<br />
La struttura funzionale dell’organizzazione rimane invariata con questo<br />
approccio. Si aggiunge soltanto un coordinatore del progetto. Il coordinatore<br />
però ha soltanto una funzione di consigliere.<br />
Vantaggi:<br />
<br />
collaboratori possono essere utili in più progetti contemporaneamente. Lo<br />
scambio di informazioni ed esperienze funziona in maniera relativamente<br />
semplice. Spesso i cambiamenti non sono necessari nell’organizzazione.<br />
Svantaggi:<br />
Nessuno si sente responsabile dell’intero progetto. Il tempo di reazione<br />
<br />
che interessano trasversalmente più reparti perché nessuno si sente<br />
responsabile.<br />
direzione<br />
dell‘impresa<br />
progetto A progetto B<br />
acquisto produzione distribuzione amministrazione<br />
Immagine 3: Coordinamento del progetto<br />
27
28<br />
Minos<br />
6.3 Organizzazione in forma di matrice<br />
<br />
progetto B<br />
progetto A<br />
gestione del progetto<br />
Questa forma è un’interazione fra l’organizzazione pura e la coordinazione<br />
del progetto della linea d’organizzazione. È chiaro che la responsabilità<br />
viene divisa fra la guida del progetto e il capo del reparto. Così la<br />
guida del progetto ha la piena responsabilità per il progetto stesso, ma<br />
non il pieno diritto di impartire ordini ai collaboratori. Questi rimangono<br />
nei loro reparti dell’ …. (Linienorganisation-) e vengono integrati nel progetto<br />
soltanto momentaneamente.<br />
Vantaggi:<br />
<br />
guenza<br />
è un effetto di sinergia visto che collaborano addetti di diversi<br />
reparti. Inoltre c’è una sicurezza più grande per i collaboratori, visto che<br />
<br />
<br />
doversi integrare di nuovo nel loro reparto. La responsabilità viene suddivisa<br />
secondo la responsabilità per il progetto e quella per la qualità.<br />
Svantaggi:<br />
-<br />
<br />
riferimento ai compiti del progetto da risolvere ed ai lavori ordinari. I col-<br />
<br />
al responsabile della linea e quindi si sentono responsabili di mansioni<br />
ordinarie, . dall’altro sono integrati nell’organizzazione del progetto. I<br />
processi del progetto dunque vanno svolti in un arco di tempo limitato.<br />
direzione<br />
dell‘impresa<br />
acquisto produzione distribuzione<br />
sistema decisionale basato su funzioni<br />
<br />
sistema decisionale basato su<br />
un progetto
gestione del progetto<br />
6.4 Conclusione: Caratteristiche dell’organizzazione di un progetto<br />
Minos<br />
Importante Diverse caratteristiche sono tipiche dell’organizzazione del progetto:<br />
- La durata dell’organizzazione è limitata sulla durata del progetto.<br />
- Membri del team responsabile per il progetto vengono<br />
(parzialmente) liberati da altri compiti.<br />
- La posizione nella gerarchia del team del progetto non dipende<br />
dalla posizione nella ditta.<br />
- La costituzione qualitativa e quantitativa del gruppo può cambiare.<br />
29
30<br />
Minos<br />
7 Guida del progetto<br />
7.1 La guida del progetto<br />
<br />
gestione del progetto<br />
Ambiti di responsabilità e compiti della guida del progetto: Il capo è una<br />
persona nominata dal committente (p. es. amministrazione, committente<br />
esterno) per l’intera durata del progetto, ed ha numerose responsabilità.<br />
I compiti e le competenze dipendono sempre dal progetto, dalla struttura<br />
della ditta o dal committente. Il seguente conteggio parte da una organizzazione<br />
del progetto in forma di matrice nella quale il capo ha soltanto<br />
una competenza professionale.<br />
7.1.1 Ambiti di responsabilità della guida del progetto<br />
L’ambito di responsabilità della guida del progetto include:<br />
- sorveglianza di costi e budget<br />
<br />
- raggiungere l’ obiettivo (riferito alla cosa)<br />
<br />
- la responsabilità professionale e obiettiva per il team del progetto<br />
- la guida delle attività del progetto<br />
- rispettare le direttive, indicazioni su procedimenti e lavori<br />
- la comunicazione nel team e con il committente<br />
- preparazione, discussioni sul progetto e<br />
- mettere a disposizione e attualizzare la pianta del progetto.
gestione del progetto<br />
7.1.2 Compiti della guida del progetto<br />
Fanno parte dei compiti della guida del progetto:<br />
- <br />
- indicare un rappresentante per la coordinazione del gruppo<br />
- la collaborazione durante la costituzione del team<br />
- la divisione dei compiti nel gruppo<br />
- la sorveglianza dei progressi nel progetto<br />
<br />
- un continuo controllo dei costi e deadline<br />
- la rappresentazione del progetto fuori della ditta<br />
Minos<br />
- organizzare la votazione necessaria nell’interno e nell’esterno<br />
- la responsabilità di corsi di formazione necessari<br />
- se necessario ricorso all’istanza di decisione<br />
- redigere informazioni sullo stato del progetto<br />
- la documentazione del progetto e gestione di atti<br />
- il calcolo dopo la chiusura del progetto.<br />
7.1.3 Requisitos personales del director del proyecto<br />
Richieste personali alla guida del progetto<br />
I compiti e responsabilità si basano su un gran numero di capacità della<br />
guida del progetto che questo nel caso ideale dovrebbe avere:<br />
- competenza professionale<br />
- competenza di guida<br />
- competenza sociale<br />
- capacità di comunicazione<br />
- capacità di motivazione<br />
- capacità di delegare<br />
31
32<br />
Minos<br />
- capacità di cooperazione<br />
- riconoscere collegamenti<br />
- talento di organizzazione<br />
gestione del progetto<br />
<br />
- iniziativa propria<br />
- creatività<br />
- voglia di decidere<br />
- capacità di trattare<br />
- capacità d’imporsi<br />
- dinamicità<br />
7.1.4 Competenza minima della guida del progetto<br />
Importante<br />
Visto che il successo del progetto dipende in gran misura dalla personalità<br />
della guida del progetto, la ditta dovrebbe sceglierla bene. Per evitare<br />
equivoci va stabilito se la guida del progetto opera soltanto in via professionale<br />
o ha anche il potere di decidere per via disciplinare.<br />
Competenze minime:<br />
Per uno svolgimento del progetto senza problemi, la guida del progetto,<br />
però, deve avere almeno le seguenti competenze:<br />
<br />
- Ottiene la possibilità di votare per la scelta dei responsabili.<br />
- Ha il diritto di informare e di decidere.<br />
- Può delegare compiti per l’ elaborazione.
7.2 Il team del progetto<br />
gestione del progetto<br />
Il team che lavora in un progetto normalmente è disposto da:<br />
- la guida del progetto<br />
<br />
- membri variabili<br />
- persone o ditte che lavorano per il progetto (servizi).<br />
Minos<br />
Inoltre, si parla di gruppi di progetti aperti o chiusi. Nel caso di un gruppo<br />
no<br />
parte del progetto. Nel caso di team aperto, i collaboratori cambiano<br />
secondo lo stato del progetto. P. es. la collaborazione di programmatori<br />
nel gruppo può essere necessaria soltanto in una certa fase.<br />
33
34<br />
Minos<br />
8 Programmazione del progetto<br />
<br />
8.1 Planeación del objetivo<br />
<br />
gestione del progetto<br />
Per programmazione del progetto si intende la produzione sistematica di<br />
informazioni sul percorso futuro del progetto e l’anticipazione del lavoro<br />
necessario. Una mansione di successo nel progetto si basa sulla pro-<br />
<br />
durante la programmazione, programma il proprio fallimento. ” Il piano<br />
<br />
basi del controllo e supervisione del progetto riconoscendo le differenze<br />
e introducendo le misure di correzione.<br />
La programmazione dell’obiettivo include il percorso che va dalla con-<br />
<br />
obiettivi vanno dedotti dalle richieste di mercato misurandone gli effetti in<br />
questo ambito. (analisi dell’ambito del progetto e stakeholder (stakeholder:<br />
partecipanti, interessati). Soltanto quando c’é una visione chiara della<br />
<br />
obiettivi di tutte le attività del progetto sono regolati da norme.<br />
A loro possono essere attributi quattro funzioni basilari:<br />
1. funzione di orientamento<br />
2. funzione di selezione<br />
3. funzione di coordinazione<br />
4. funzione di controllo<br />
Gli obiettivi del progetto consistono di tre componenti:<br />
1. resa<br />
2. data di conclusione del progetto<br />
3. costi del progetto<br />
Le tre componenti stanno in un rapporto di concorrenza fra di loro e<br />
perciò vanno visti in un collegamento. Questo collegamento si lascia<br />
rappresentare in un triangolo ‘magico’.
Importante<br />
gestione del progetto<br />
attività<br />
progetto<br />
costo del<br />
progetto<br />
Immagine 5: Tre poli del management del progetto<br />
Minos<br />
Gli obiettivi si riferiscono al contenuto del progetto ed al suo percorso:<br />
<br />
Obiettivi riferiti al percorso del progetto (obiettivi del<br />
processo)<br />
Normalmente è utile una separazione in obiettivi necessari e obiettivi<br />
desiderati.<br />
Obiettivo necessario: È impensabile non raggiungerlo!<br />
Obiettivo desiderato: Nice to have!<br />
I gruppi di obiettivi vengono descritti in un catalogo opportuno. All’inizio<br />
del progetto non possono sempre essere nominati in tutti i dettagli. Soltanto<br />
durante il percorso del progetto, quando ci sono già dei risultati, gli<br />
obiettivi possono e devono essere chiari.<br />
Le richieste più importanti all’espressione di un obiettivo sono:<br />
- L’espressione di un obiettivo dovrebbe svolgersi indipendentemente<br />
dalla soluzione.<br />
- Gli obiettivi dovrebbero essere misurabili.<br />
35
36<br />
Minos<br />
8.2 Aspetti della programmazione<br />
8.3 Arreglos de los proyectos<br />
<br />
<br />
gestione del progetto<br />
<br />
però, nel caso di progetti nuovi, è possibile soltanto in maniera limitata.<br />
Il pericolo di fare sbagli è grande. Un procedimento molto approfondito<br />
perciò è necessario. Si consiglia di rispettare i seguenti aspetti:<br />
<br />
- Prepari documenti in cui il progetto viene analizzato in maniera<br />
dettagliata<br />
- Programmi in maniera dinamica (aggiornamenti continui, di<br />
documenti cambiamenti, risultati ecc. )<br />
Ci sono due possibilità di strutturare progetti:<br />
Il metodo Top-Down e il metodo Bottom-Up. Secondo il tipo del progetto<br />
<br />
utilizzare una delle due tecniche.<br />
Metodo-Top-Down<br />
<br />
(Top=sopra).<br />
<br />
<br />
il progettista crea per prima cosa l’arrangiamento che successivamente<br />
verra riempito con le procedure.<br />
Metodo Bottom-Up<br />
Questo metodo funziona all’incontrario, cioè da giù in su. È adatto quando<br />
tutti o quasi tutti i processi singoli sono conosciuti in forma di un elenco<br />
sottoposto. In questo caso il responsabile deve soltanto cercare una<br />
struttura di per lo svolgimento dei processi. La struttura nasce dai singoli<br />
processi esistenti.<br />
Spesso sono necessari arrangiamenti ausiliari p. es. secondo reparti,<br />
costi o tipi di prodotti.
strategia „Top-Down“<br />
subprogetto<br />
1.1<br />
gestione del progetto<br />
Immagine 6: Le strategie Top-Down e Bottom-Up<br />
8.4 Piani di progetti<br />
progetto<br />
parte 1<br />
subprogetto<br />
1.2<br />
fase di lavoro<br />
1.1.1<br />
fase di lavoro<br />
1.1.2<br />
fase di lavoro<br />
1.1.3<br />
Minos<br />
I seguenti piani sono necessari e devono essere documentati in un<br />
piano del progetto:<br />
Piano della struttura (piano delle fasi e della struttura del progetto)<br />
Come è strutturato il progetto?<br />
Piano delle date e del percorso<br />
Come si deve svolgere il progetto?<br />
Quali deadline valgono per il progetto?<br />
Piano dei mezzi usati:<br />
Quali risorse sono necessarie?<br />
Piano dei costi<br />
progetto<br />
Quali costi sono previsti?<br />
Piano della programmazione<br />
subprogetto<br />
2.1<br />
<br />
progetto<br />
parte 2<br />
subprogetto<br />
2.2<br />
fase di lavoro<br />
2.1.1<br />
fase di lavoro<br />
2.1.2<br />
fase di lavoro<br />
2.1.3<br />
strategia „Bottom-up“<br />
37
38<br />
Minos<br />
gestione del progetto<br />
8.5 Tecniche e strumenti per la programmazione del progetto<br />
<br />
I metodi più usati per programmare il progetto:<br />
Il piano della struttura del progetto (strutturazione): Una strutturazione<br />
utile del progetto, cioè la strutturazione in sottoprogetti, processi raccolti<br />
(Sammelprozesse) e processi singoli, è la base per una programmazione<br />
trasparente del progetto e la sua sorveglianza. Lo strumento più utile è il<br />
piano della struttura del progetto (PSP). In inglese questo procedimento<br />
viene chiamato Work Breakdown Structure (WBS). Ci sono piani orientati<br />
all’oggetto, alla funzione e quelle orientate sia all’oggetto sia alla<br />
funzione (vedi immagine). Con un PSP orientato all’oggetto è intesa la<br />
programmazione sulla base di soluzioni, con “orientamento alla funzione”<br />
la programmazione sulla base di processi.<br />
Durante la costruzione di una casa il progettista chiamerebbe la fase<br />
“scavare i fondamenti” nel PSP orientato all’oggetto “fondamento”, nel<br />
PSP orientato alla funzione “gettare le fondamenta”.<br />
creazione di costruzione<br />
grezza<br />
100<br />
creazione di un<br />
<br />
000<br />
creazione di installazione<br />
prime<br />
200<br />
muraglia linea elettrica telaio della<br />
<br />
impermeabilizzazione<br />
basamento<br />
conduttura<br />
dell‘acqua<br />
Immagine 7: PSP orientato all’oggetto<br />
creazione di lavoro del<br />
falegname<br />
300<br />
costruzione del<br />
tetto
progettazione<br />
100<br />
indagine<br />
101<br />
cazione<br />
102<br />
licenza edilizia<br />
103<br />
<br />
realizzazione<br />
104<br />
gestione del progetto<br />
creazione di un<br />
<br />
000<br />
realizzazione<br />
200<br />
attivazione<br />
300<br />
Minos<br />
<br />
creazione di<br />
costruzione grezza<br />
100<br />
progettazione<br />
101<br />
realizzazione<br />
102<br />
monitoraggio<br />
103<br />
detrazione<br />
104<br />
collaudo<br />
105<br />
attuazione<br />
201<br />
procacciamento<br />
202<br />
monitoraggio<br />
203<br />
detrazione<br />
204<br />
creazione di un<br />
<br />
000<br />
creazione di installazione<br />
prime<br />
200<br />
progettazione<br />
201<br />
procacciamento<br />
202<br />
realizzazione<br />
203<br />
installazione<br />
204<br />
test di funzionamento<br />
205<br />
collaudo<br />
301<br />
test di funzionamento<br />
302<br />
inizio d‘uso<br />
303<br />
creazione di lavoro del<br />
falegname<br />
300<br />
progettazione<br />
301<br />
procacciamento<br />
302<br />
installazione<br />
303<br />
collaudo<br />
304<br />
Immagine 9: Pianta della struttura del progetto orientata all’oggetto e<br />
<br />
39
40<br />
Minos<br />
8.6 Tecnica di programmazione<br />
<br />
gestione del progetto<br />
Il concetto della tecnica di programmazione reticolare include “tutti i<br />
<br />
<br />
i mezzi e risorse e altre misure” (DIN69900, parte 1). Un piano di rete<br />
“è la rappresentazione di processi o dipendenze in forma di tabella o di<br />
<br />
La tecnica “network” serve soprattutto per programmare progetti, dunque<br />
nell’ambito del management del progetto è un metodo di programmazione.<br />
8.6.1 Obiettivi della tecnica di programmazione reticolare<br />
<br />
Importante<br />
Obiettivo della programmazione reticolare è la programmazione dei rapporti<br />
logici fra i processi e la situazione temporale di queste procedure,<br />
come base degli accordi dell’ obiettivo e per la mediazione di orientamento<br />
all’azione nel progetto. Il piano in rete fornisce la base per la messa a<br />
disposizione di strumenti di comunicazione, come p. es. pietre miliari,<br />
“bar charts o net bar charts”.<br />
L’uso della tecnica di programmazione reticolare deve portare alla risposta<br />
di quattro domande importanti:<br />
- Quanto durerà tutto il progetto?<br />
<br />
- Quali attività critiche del progetto possono prolungare la durata del<br />
<br />
<br />
<br />
la velocità con costi bassi?<br />
La tecnica della programmazione reticolare si basa sull’esperienza che<br />
le attività che formano il ramo di rete più lungo decidono lo sviluppo del<br />
progetto. Se queste attività critiche vengono riconosciute presto, possono<br />
essere effettuate anche contromisure. Il management si può concentrare<br />
sulle attività critiche. Attività non critiche possono essere programmate
gestione del progetto<br />
Minos<br />
Importante La tecnica della rete rappresenta un mezzo che serve soprattutto<br />
per i seguenti obiettivi:<br />
Importante<br />
- Le connessioni logiche di un progetto possono essere rappresentate<br />
<br />
- Per tutti i processi del progetto con l’aiuto della tecnica della pro<br />
grammazione reticolare, può essere sviluppato un piano del tempo.<br />
- Il percorso critico e le risorse che potrebbero mettere in pericolo<br />
la chiusura del progetto nei tempi previsti devono essere facilmente<br />
<br />
- I piani reticolari formano la base per il controllo permanente del<br />
progetto.<br />
Nella tecnica della rete si parla di quattro compiti parziali:<br />
- La programmazione della struttura:<br />
Analisi dei processi e rapporti di sistemazione<br />
- Programmazione del tempo:<br />
Ai processi vengono attribuiti tempi, si calcola la durata del<br />
progetto<br />
- Programmazione dei costi<br />
Analisi dei costi del processo e del progetto<br />
- Programmazione della capacità<br />
Programmazione dei mezzi di produzione necessari<br />
La base per la programmazione del percorso e delle date può essere il<br />
piano della struttura del progetto.<br />
41
42<br />
Minos<br />
8.6.2 Storia del “network plan”<br />
gestione del progetto<br />
ne<br />
dei progetti. Non esistevano ancora tecniche reticolari, però mediante<br />
il diagramma di Gantt durante la gestione dei progetti è stata utilizzata<br />
corso<br />
critico (Critical path method, CPM) e il PERT (Program Evaluation<br />
an Review Technique), sviluppato nel 1956, si è cominciato a parlare di<br />
tecniche di gestione reticolari.<br />
<br />
mediante archi e nodi dà l’idea di una rete. Dopo il loro sviluppo, queste<br />
tecniche avevano un grande successo. Così p. es. la US-Navy durante<br />
la preparazione e la sorveglianza del progetto di missili Polaris usando<br />
il nuovo procedimento poteva risparmiare due anni di lavoro. Prima<br />
della diffusione del computer i reticoli venivano elaborati con la penna<br />
o prodotti con lamelle di acciaio smaltato e magneti. Questi avevano il<br />
vantaggio che i cambiamenti nel progetto potevano essere rappresentati<br />
velocemente nella programmazione, senza dover ridisegnare tutto il<br />
piano del progetto.<br />
8.6.3 Concetti di base della tecnica di programmazione reticolare<br />
<br />
Un processo nell’ambito della tecnica di programmazione reticolare è<br />
<br />
un altro che segue. Detto più in generale: Un processo è un elemento<br />
nel suo svolgimento, che descrive un certo avvenimento. ” (DIN 69900,<br />
parte 1).<br />
Nella tecnica di programmazione reticolare si parla di “processi”, al contrario<br />
della terminologia del management del progetto, nella quale si<br />
preferisce chiamare l’unità di programmazione “pacchetto di lavoro”.<br />
I processi normalmente, sono partiti dello svolgimento del progetto; In<br />
caso di attesa però non c’è uno svolgimento. Un processo può essere<br />
tersi<br />
le calze” prima che può iniziare il processo “mettersi le scarpe”.<br />
Queste dipendenze vengono descritte in dettaglio in seguito.
gestione del progetto<br />
Minos<br />
Un tale processo ha una caratteristica decisiva: la durata. È compito<br />
della tecnica di programmazione reticolare calcolare quando si svolgono<br />
i diversi processi, considerando naturalmente la durata dei singoli<br />
processi e le dipendenze fra di loro. Il processo di calcolo inizia con i<br />
processi iniziali, e pone così la data iniziale al più presto dei processi<br />
successivi (programmazione in avanti) o inizia con gli ultimi processi<br />
della rete (che non vengono più seguiti da altri), e pone poi le date al<br />
al più tardi di chiusura dei processi che lo anticipano (programmazione<br />
all’indietro). Con la combinazione dei due metodi, partendo da<br />
<br />
quattro caratteristiche importanti (oltre la durata):<br />
- Inizio al più presto (IPP) (da programmazione in avanti)<br />
- Fine più presta (FPP) (da programmazione in avanti e la durata)<br />
- Inizio al più tardi (IPT) (da programmazione indietro e durata)<br />
- Fine al più tardi (FPT) (da programmazione indietro)<br />
Deadline di un processo Vi, j:<br />
FAZ: Earliest start time of a procedure Vi, j = FZi<br />
FEZi, j: Earliest end-time of a procedure Vi, j = FAZi, j + Di, j<br />
SEZi, j: Latest end-time of a procedure Vi, j = SZj (under adherence to<br />
the project completion date)<br />
Float<br />
Con più direttive nel piano di rete possono essere calcolati più tipi di<br />
tempi di Puffer:<br />
The total buffer GPi of a procedure i is calculated by the difference of<br />
SAZi (latest start time of i) and FAZi (earliest start time of i), or for SEZi<br />
(latest end-time of i) and FEZi (earliest end-time of i). That shows, how<br />
much the procedure the gives a shift without that the project end is<br />
endangered:<br />
GPi = SAZi - FAZi = SEZi - FEZi<br />
43
44<br />
Minos<br />
<br />
<br />
<br />
gestione del progetto<br />
Il percorso libero è il tempo che non mette in pericolo l’inizio al più presto<br />
<br />
essere svolti soltanto nella loro posizione al più presto. ) Può nascere<br />
soltanto quando almeno due processi svolti hanno lo stesso successore.<br />
-<br />
<br />
l’inizio al più presto del successivo. Vengono paragonate nel caso di<br />
iniziale (inizio-inizio) le date del inizio al più presto e nel caso del seguire<br />
<br />
FP= FAZ(past) - FEZ<br />
bij = temporal minimum distance between procedure i and procedure j<br />
SI = quantity of the successors of procedure i<br />
<br />
FRPi, j = SZj - SZi- Di, j<br />
Maximum time interval the procedure may be shifted that does not<br />
endanger the whole project, in case all preceding procedures end to the<br />
last possible date.<br />
<br />
UPi, j = max {0, FZj - SZi - Di, j}<br />
Maximum time interval the procedure may be shifted; if all preceding<br />
procedures are to end to the last possible date and all following<br />
procedures should begin to the earliest possible date. Of practical means<br />
the GP (for critical Path) is primarily and FP is second of importance.<br />
A
gestione del progetto<br />
8.6.4 Further terms of net planning method<br />
<br />
<br />
Event<br />
Minos<br />
<br />
represent dates, at which certain partial procedures are terminated or<br />
are others to begin; therefore the beginning and the end of a procedure<br />
are events. An event does not have temporal expansion.<br />
Relationships:<br />
Relationships mark logical dependence between events or procedures.<br />
With the sequence of two procedures A and B there are four possibilities:<br />
End- start: B can be begun, as soon as A began<br />
(I/O relationship or normal sequence).<br />
Start- start: B can be begun, as soon as A began<br />
(AA relationship or initial sequence).<br />
Start- end: B can be terminated, as soon as A began<br />
(AE relationship or jump sequence).<br />
End- end: B can be terminated, as soon as A was terminated<br />
<br />
Expiration structure:<br />
The expiration structure of a network plan is represented by the whole<br />
of the relationships.<br />
45
46<br />
Minos<br />
8.6.5 Examples of the net planning method<br />
gestione del progetto<br />
Il lavoro con “network plans” può essere suddiviso in:<br />
Un abbozzo che rispecchia la divisione del compito del progetto in processi<br />
o avvenimenti rispettando nessi logici o causali. L’abbozzo è la<br />
<br />
risultato dipende soltanto da lui.<br />
Analisi del tempo in forma di una valutazione delle durate dei processi<br />
(p.es. le durate fra due avvenimenti). Una buona valutazione è il compi-<br />
<br />
abbozzo e la valutazione del tempo sono molto più grandi che il segu-<br />
<br />
del tempo.<br />
Sorveglianza del progetto con correzioni al “network plan” e sorveglianza<br />
del progresso del progetto. Nel caso del uso esteso sono possibili<br />
anche analisi di costi e di mezzi necessari. Prima di redigere il “network<br />
plan” vero e proprio spesso le dipendenze dei singoli processi e le loro<br />
durate vengono ripresi in una tabella.<br />
Numero del processo durata predecessore successore<br />
processo<br />
1 inizio 0 2 e 3<br />
2 compito AA 1 1 4<br />
3 compito BB 4 1 5<br />
4 compito CC 5 2 5<br />
5 punto d´arrivo 0 3 e 4<br />
Dopo viene elaborato il “network plan” , e ogni processo viene rappre-<br />
<br />
<br />
<br />
Felder für Gesamtpuffer und Freien Puffer reserviert.<br />
Nome
gestione del progetto<br />
Minos<br />
Le singole cassettine per ogni processo vengono collegati con frecce,<br />
che rappresentano le dipendenze fra i processi. Visto che non sono permessi<br />
concatenazioni ciclici i singoli processi si lasciano sistemare nella<br />
loro successione temporale dalla sinistra verso la destra, vie parallele<br />
vengono posizionati sotto gli altri.<br />
<br />
Importante<br />
Ora vanno calcolati i tempi. Per farlo si inizia con l’inizio al più presto<br />
del primo evento e si somma la sua durata. Il risultato è contemporaneamente<br />
il punto di chiusura al più presto del procedimento attuale e<br />
l’inizio al più presto del successivo. Quando con questo calcolo in avanti<br />
<br />
<br />
risulta con la durata del processo il suo inizio più tardi. Dalla differenza<br />
fra l’inizio al più presto e l’inizio al più tardi risulta il percorso totale.<br />
In seguito, dal piano di rete che si trova qua come esempio si possono<br />
estrarre le seguenti informazioni:<br />
<br />
- La percorso critico include i processi AA e CC.<br />
- Il processo BB può essere iniziato anche soltanto dopo un tempo percorsodi<br />
due giorni senza mettere in pericolo il progetto<br />
47
48<br />
Minos<br />
gestione del progetto<br />
<br />
<br />
Ci sono diversi tipi e varianti di piani di reti.<br />
Si differenzia fra i seguenti tipi di piani di reti:<br />
- procedura “arrow network plan” (VPN)<br />
Nel caso del “arrow network plan” i processi vengono rappresentati<br />
come freccia, l’ordine logica risulta dalla sistemazione dei nodi (inizio /<br />
<br />
- “Event multipoint network plan” (EKN)<br />
Nel caso del “event multipoint network plan” gli avvenimenti (stati) vengono<br />
rappresentati come nodi e dipendenze di tempo vengono rappresentati<br />
come freccia. (Esempio: Program Evaluation and Review Technique<br />
(PERT)).<br />
- procedura „multipoint network plan“ (VKN)<br />
Un „multipoint network plan“ è un diagramma per un piano in forma di<br />
rete nel cui i singoli processi vengono rappresentati come quadratino<br />
che sono segnati con le dati principiali del processo (inizio prima possibile,<br />
inizio al più tardi possibile). I processi sono collegati con frecce<br />
che simbolizzano le dipendenze logiche. La denominazione ‘diagramma<br />
PERT’ che viene usata spesso non è giusta del tutto perché il PERT<br />
originale usa “Event multipoint network plan”.<br />
GERT (graphical evaluation and review tecnique)<br />
I programmi di tecnica di programmazione reticolare attuali, tali metodi<br />
vengono combinati. VPN, p. es. CPM, dovrebbero essere usati se il<br />
progetto ha dei rapporti di sistemazione semplici che vanno cambiati<br />
raramente. Piani in rete CPM sono meno adatti per la programmazione<br />
di costi o mezzi. VKN, p. es. MPM, hanno il vantaggio che ai nodi di processi<br />
possono essere attributi tante informazioni diverse. Un altro vantaggio<br />
è che possono essere cambiati in maniera relativamente veloce.<br />
EKN come il PERT dovrebbero essere usati in progetti in cui processi<br />
<br />
piano in rete stocastico.<br />
A causa del loro uso relativamente semplice CPM e MPM sono più diffusi.
gestione del progetto<br />
8.6.7 Vantaggi della tecnica di programmare in rete<br />
Minos<br />
Importante La pianta in rete è una rappresentazione molto comprensibile, chiara<br />
e informativa, visto che fornisce un buon insieme dei processi parziali<br />
di un progetto e le dipendenze fra i processi. A causa della rappresen-<br />
<br />
progetto e non focalizzarsi solo su un progetto parziale. Il piano in rete<br />
è da comprendere velocemente e perciò anche facilmente da attuare e<br />
permette una prognosi relativamente esatta di date intermedie impor-<br />
<br />
che formano il percorso critico visto che con un software di gestione dei<br />
progetti possono essere assegnati p. es. colori diversi per i processi del<br />
percorso critico.<br />
<br />
programmazione reticolare può essere separata fra la programmazione<br />
del percorso e di deadline. A causa della possibilità della rappresentazi-<br />
<br />
sviluppato indipendente dalle deadline previste. In breve si può dire:<br />
I piani in rete sono una forma comprensibile, chiara e informativa dello<br />
sviluppo del progetto.<br />
Sono facilmente da comprendere e da attuare (in quanto i dati vengono<br />
elaborati in maniera elettronica).<br />
Processi critici e mancanze di materiale sono facili da riconoscere.<br />
Durante la loro redazione è necessario (ri-)pensare tutto il progetto.<br />
Una grande parte del software disponibile per il management di progetti<br />
appoggia la tecnica di programmazione reticolare.<br />
8.6.8 Svantaggi della tecnica della programmazione reticolare<br />
Importante<br />
La rappresentazione reticolare spesso viene usata per progetti più grandi;<br />
progetti più piccoli invece si possono rappresentare bene mediante<br />
un diagramma di Gantt più user-friendly. Alternative alla tecnica di programmazione<br />
reticolare sono l’appena menzionato diagramma Gantt o<br />
la tecnica plannet (sviluppato dalla tecnica Gantt).<br />
Se il piano in rete è troppo dettagliato aumenta la necessità di cont-<br />
temporaneamente,<br />
per evitare distorsioni nella programmazione. Se il<br />
piano in rete è troppo astratto e i passi rimangono poco comprensibili,<br />
è alta la possibilità che non possa essere compreso dalle persone che<br />
lo utilizzano. Attività di programmazione reticolare che sono sottoposte<br />
ad un forte processo di cambiamento, non possono essere comprese.<br />
Questo porta a programmi non realizzabili e il progettista non riesce più<br />
a seguire i piani.<br />
49
50<br />
Minos<br />
8.7 Pietre miliari<br />
<br />
gestione del progetto<br />
<br />
(t=0) che costituiscono la base per decisioni. Nella pianta del progetto,<br />
<br />
data di svincolo.<br />
Svolgimento cronologico:<br />
Di seguito è riportato un riassunto dello svolgimento cronologico durante<br />
la programmazione del progetto:<br />
Programmazione dell’obiettivo:<br />
- gerarchia dell’obiettivo (obiettivi: risultati e procedimenti)<br />
Programmazione delle fasi e della struttura:<br />
- porre pietre miliari come punti di controllo (liberazione)<br />
- strutturare il progetto in funzioni e oggetti<br />
<br />
Programmazione del percorso e degli deadline:<br />
<br />
<br />
Programmazione dei mezzi e dei costi<br />
- correlare costi e risorse<br />
- pareggiare le capacità<br />
Memorizzare la programmazione basilare come base per la sorveglianza<br />
<br />
target-deviazione la guida del progetto che si basa sulla target-deviazione
gestione del progetto<br />
9 Passi verso il successo nel progetto<br />
<br />
Minos<br />
In seguito si trova un riassunto per la programmazione e lo svolgimento<br />
del progetto in 21 passi. Questo metodo si riferisce al capitolo 6 (organizzazione<br />
del progetto). I contenuti tramite i compiti vengono approfonditi<br />
e provati nella realtà.<br />
Passo nel progetto (metodo)<br />
Incarico del progetto<br />
1. Fissare l’oggetto del progetto.<br />
Chiarire lo sfondo e la situazione di base.<br />
<br />
<br />
3. Chiarire le condizioni (organizzazione del progetto)<br />
Programmazione approssimativa<br />
4. Dividere il progetto intero in pacchetti di lavoro e descriverne contenuto<br />
e grandezza<br />
5. Fissare chi è coinvolto nella collaborazione a quale progetto<br />
<br />
<br />
(pianta delle pietre miliari)<br />
8. Valutazione di rischi, revisione della programmazione (dintorni del<br />
progetto, analisi stakeholder, rischi e conseguenze)<br />
9. Organizzazione dell’informazione e della documentazione del progetto<br />
(feed-back)<br />
51
52<br />
Minos<br />
Programmazione dettagliata<br />
gestione del progetto<br />
10. Divisone dei pacchetti di lavoro in attività e la distribuzione alle<br />
persone (elenco delle attività)<br />
11. Fissare la capacità necessaria e la durata delle attività (pianta delle<br />
capacità)<br />
12. Analisi delle dipendenze (struttura del percorso)<br />
<br />
rete)<br />
ro<br />
(pianta interna delle pietre miliari)<br />
<br />
Programmazione / Sorveglianza<br />
16. Programmazione del metodo di controllo (parametri di controllo,<br />
forma di controllo, feed-back)<br />
17. Informazione su avvenimenti non programmati (informazione su<br />
cambiamenti)<br />
18. Raccogliere e rappresentare le informazioni su cui ci si era messi<br />
d’accordo
10 Management del rischio<br />
<br />
rischio<br />
A- alto<br />
N- normale<br />
B- basso<br />
tempo<br />
di risposta<br />
poveri<br />
gestione del progetto<br />
Minos<br />
Include tutte le attività che servono per limitare la probabilità e /o le con-<br />
<br />
<br />
Elementi del management del rischio<br />
<br />
- valutazione del rischio<br />
- sviluppo di misure per affrontare il rischio<br />
- inseguimento del rischio<br />
- uso di misure per affrontare il rischio, tabella con esempi<br />
Rilevanza<br />
Dal 1998 è in vigore la legge per il controllo e la trasparenza nell’ambito<br />
delle imprese (KonTraG) in Germania!<br />
rischioragione<br />
decentrate<br />
stampanti concetto<br />
<br />
conseguenza provvedimento<br />
disabilità nel<br />
concetto giorni<br />
analisi delle<br />
performance<br />
progetto di sostegno<br />
53
54<br />
Minos<br />
Referencias<br />
Internet<br />
gestione del progetto<br />
o.V.a. (2007): Netzplantechnik, Phasen des Projektmanagements: www.wikipedia.org<br />
o.V.a. (2007): Projektmanagement-Methode: www.prokoda.de<br />
o.V.a. (2007): MS-Project - Ablauforganisation: www.iou.unizh.ch (Institut für<br />
Organisation undUnternehmenstheorie)<br />
o.V.a. (2007): MS-Project - Ablauforganisation: www.idd.tu-darmstadt.de<br />
o.V.a. (2007): Netzplantechnik: www.plesk-modules.com<br />
o.V.a. (2007): PM-Werkzeuge und Prozessgruppen: www.pmqs.de<br />
o.V.a. (2007): Projektmanagement - Phasenmodell:<br />
www.sd-webconsult.com<br />
o.V.a. (2007): Deutsche Gesellschaft für Projektmanagement e.V.:<br />
www.gpm-ipma.de<br />
o.V.a. (2007): DIN 69900-1: www. din.de<br />
o.V.a. (1978-08): DIN 69900-1, Projektwirtschaft; Netzplantechnik; Begriffe,<br />
Beuth, (Berlin-Wien-Zürich)<br />
Ilsch, Dr.-Ing. Heinz-Jürgen, (2003), Projektmanagement - kompakt
Libri e riviste<br />
gestione del progetto<br />
Angermeier, Georg: Projektmanagement-Lexikon, Projekt Magazin, CD, 2005,<br />
ISBN 3-00-018114-8<br />
Minos<br />
Bartsch-Beuerlein, Sandra: Qualitätsmanagement in IT-Projekten. Hanser, München 2000, ISBN<br />
3446213597<br />
<br />
2004, ISBN 3-8237-1177-6<br />
Bohinc, Tomas: Projektmanagement, Soft Skills für Projektleiter, GABAL-Verlag,<br />
Offenbach 2006, ISBN 3-636-01305-X<br />
Burghardt, Manfred: Projektmanagement. Publicis Corporate Publishing,<br />
<br />
Börjeson, Lena: Handbuch für Projektkiller - Projekte verzögern, blockieren,<br />
<br />
Caupin, Gilles; Knöpfel, Hans; Morris, Peter; Motzel, Erhard; Pannenbäcker,<br />
Olaf (Hrsg.): ICB-IPMA Competence Baseline, Version 2.0.IICB/EPMA-Eigenverlag,<br />
ISBN 3-00-004057-9<br />
Croenenbroeck, Wolfgang: Internationales Projektmanagement. Cornelson, 2004,<br />
ISBN 3-589-23600-0<br />
DeMarco, Tom: Der Termin. Ein Roman über Projektmanagement. Hanser, München,<br />
ISBN 3-446-19432-0 (Zusammenfassung)<br />
DeMarco, Tom; Lister, Timothy: Wien wartet auf Dich! Hanser, München 1998,<br />
ISBN 3-446-21277-9<br />
Fischer, Joachim; Spiekermann, Markus: Grundlagen von Projektmanagementsystemen - Mit ei-<br />
<br />
ISBN 3-937-96897-0<br />
Füting, Ulrich Chr.: Troubleshooting im Projektmanagement, Überlastung vermeiden, Risiken erkennen,<br />
Krisen bewältigen, Widerstand abfangen. Ueberreuter, 2003,<br />
ISBN 3-8323-1038-X<br />
Gareis, Roland; Happy Projects! ISBN 3214082590<br />
Gärtner, Johannes: Realistisches Projektdesign, Projektarbeit in einer wenig berechenbaren Welt.<br />
2004, ISBN 3-7281-2934-8<br />
Günther, Hans-Jörg; Legrand, Bob: Project Review, edditrex mini für „Q-Course Quality and Organisation“<br />
Heche, Dirk: Praxis des Projektmanagements., Springer, Berlin 2004,<br />
ISBN 3-540-20548-9<br />
Heimbold, Roman: Endlich im grünen Bereich! Projektmanagement für<br />
jedermann. mitp-Verlag, Bonn 2005, ISBN 3-8266-1547-6<br />
55
56<br />
Minos<br />
gestione del progetto<br />
Hindel, Bernd; Hörmann, Klaus; Müller, Markus; Schmied, Jürgen: Basiswissen Software-Projektmanagement.,<br />
dpunkt, 2006, ISBN 3-89864-390-5<br />
Hobbs, Peter: Professionelles Projektmanagement. Moderne Verlagsgesellschaft, 2002,<br />
ISBN 3478860148<br />
Hoelzle, Philipp: Projektmanagement, Professionell führen - Erfolge präsentieren. Haufe Verlag,<br />
2002, ISBN 3-448-04945-X<br />
Holert; Renke: Projektmanagement mit Microsoft Project. MS Press, 2003, ISBN 3-860-63596-4<br />
Jankulik, Ernst; Kuhlang, Peter; Piff, Roland: Projektmanagement und Prozessmessung - Die Balanced<br />
Score Card im projektorientierten Unternehmen. Publicis Corporate Publishing, Erlangen<br />
2005, ISBN 3-89578-251-3<br />
Kairies, Peter; Moderne Führungsmethoden für Projektleiter. expert-verlag 2005,<br />
ISBN 3-8169-2404-2<br />
Kerzner, Harold: Projektmanagement, Ein systemorientierter Ansatz zur Planung und Steuerung.<br />
mitp-Verlag, Bonn 2003, ISBN 3-8266-0983-2<br />
<br />
<br />
ISBN 3827318378 (Rezension + Interview m. d. Autor über Internetprojekte)<br />
<br />
ISBN 3589219033<br />
Legrand, Bob: Q-Course Quality and Organization. 2004, ISBN 1-4116-1020-2<br />
Litke, Hans-Dieter: Projektmanagement: Methoden, Techniken, Verhaltensweisen.<br />
<br />
Litke, Hans-Dieter: Projektmanagement- Handbuch für die Praxis. Konzepte - Instrumente - Umsetzung.Hanser,<br />
München, 2005, ISBN 3-446-22907-8<br />
<br />
ISBN 3-448-07745-3<br />
Lück-Schneider, Dagmar, Wissensmanagement im Rahmen von Projektmanagement, in Lück-<br />
Schneider, Dagmar und Maninger, Stephan (Hrsg.): Wissensmanagement - Eine interdisziplinäre<br />
Betrachtung, Brühl 2006, ISBN 3-938407-14-X<br />
Madauss, Bernd J.: Handbuch Projektmanagement. Schäffer-Poeschel, 2000,<br />
ISBN 3-7910-0694-0<br />
lags<br />
GmbH, 1999, ISBN 3-922789-68-4
gestione del progetto<br />
<br />
Erfolgreich Konzepte entwickeln und realisieren, Econ Verlag, Berlin 2002,<br />
ISBN 3612212176<br />
Möller, Thor; Dörrenberg, Florian, E.: Projektmanagement, Wirtschaftsund<br />
Sozialwissenschaftliches Repetitorium. Oldenbourg, München 2003, ISBN 3486273329<br />
Minos<br />
Oltman, Iris: Projektmanagement, Zielorientiert denken, erfolgreich zusammenarbeiten. Rowohlt,<br />
Berlin 1999, ISBN 3499607638<br />
PMI (Hrsg.): PMBOK - Project Management Body of Knowledge. ISBN 1-930699-21-2 (Deutsch)<br />
PMI (Hrsg.): PMBOK - Project Management Body of Knowledge. ISBN 1-880410-23-0 (Englisch)<br />
-<br />
<br />
3-540-42003-7<br />
Renz, Patrick S.: „Project Governance.“ Heidelberg: Physica, 2007. (Contributions to Economics);<br />
ISBN 978-3-7908-1926-7<br />
RKW-GPM (Hrsg.) „Projektmanagement Fachmann.“ 2 Bände, 1340 Seiten, 650 Abb.(Deutsch)<br />
2004; ISBN 3-926984-57-0<br />
Schelle, Heinz; Ottmann, Roland; Pfeiffer, Astrid: Projektmanager. 560 Seiten, GPM - Deutsche<br />
<br />
Schelle, Heinz: Projekte zum Erfolg führen, Projektmanagement systematisch und kompakt. dtv,<br />
<br />
Seifert, Josef W.: Projektmanagement für kleinere Projekte - Erfolgreiche Führung und Moderati-<br />
<br />
Slaghuis, Bernd: Vertragsmanagement für Investitionsprojekte, Quantitative Projektplanung zur<br />
Unterstützung des Contract Managements unter Berücksichtigung von Informationsasymmetrie.<br />
2005, ISBN 3631542100<br />
Tiemeyer, Ernst: Projekte erfolgreich managen., 2002, ISBN 3407363907<br />
Tumuscheit, Klaus D.: Überleben im Projekt, 10 Projektfallen und wie man sie umgeht., 2002,<br />
ISBN 3-478-81296-8<br />
<br />
2004, ISBN 3280050340<br />
Tumuscheit, Klaus D.: Immer Ärger im Projekt. Wie Sie die Projektkiller austricksen., 2001, ISBN<br />
3280026822<br />
57
58<br />
Minos<br />
gestione del progetto<br />
Projektcontrolling, Projektleitung, Projektmanagement allgemein, Internationales Projektmanagement,<br />
Projektorganisation in Das Deutsche Ingenieur-Handbuch. Der Ingenieur als Manager,<br />
Deutscher Ingenieur Verlag, 2005, ISBN 3-8125-0553-3<br />
VDI-Berichte/ VDI-Tagungsbände: Projektmanagement - eine Zeitreise - Projektmanagement<br />
Praxis 2006, VDI-Verlag, Immenstaad, 12./13.10.2006, ISBN 3-18-091974-4<br />
Volkmann, Walter: Projektabwicklung - für Architekten und Ingenieure, Verlag für Wirtschaft und<br />
<br />
Winkelhofer, Georg: Management- und Projekt-Methoden.“, Springer, Berlin 2004,<br />
ISBN 3-540-22912-4<br />
Wieczorrek, Hans W.; Mertens, Peter: Management von IT-Projekten. Von der Planung zur Reali-<br />
<br />
Zimmermann, Jürgen; Stark, Christoph; Rieck, Julia: Projektplanung - Modelle, Methoden, Management.,<br />
Springer, Berlin 2006, ISBN 3-540-28413-3
<strong>MECCATRONICA</strong><br />
Modulo 3: tecnica pneumatica<br />
Manuale<br />
(concetto)<br />
Matthias Römer<br />
Università Tecnica di Chemnitz, Istituto di<br />
macchine utensili e dei processi produttivi<br />
Germania<br />
Concetto europeo per la Formazione Continua in Meccatronica di<br />
personale esperto nella produzione industriale globalizzata<br />
Progetto UE no. 2005-146319 „Minos“, durata dal 2005 al 2007<br />
Progetto UE no. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 „MINOS ++ “, durata dal 2008<br />
al 2010<br />
Il presente progetto è finanziato con il<br />
sostegno della Commissione europea.<br />
L´autore è il solo responsabile di questa<br />
pubblicazione (comunicazione) e la<br />
Commissione declina ogni responsabilità<br />
sull´uso che potrà essere fatto delle<br />
informazioni in essa contenute.<br />
www.minos-mechatronic.eu
Inhalt:<br />
tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
1 Pneumatica ....................................................................................................................... 7<br />
1.1 Introduzione ...................................................................................................................... 7<br />
1.1.1 Storia dell‘aria compressa ................................................................................................ 7<br />
1.1.2 Vantaggi e svantaggi dei pneumatici ................................................................................ 8<br />
1.1.3 I campi di utilizzo della pneumatica .................................................................................. 9<br />
1.2 Generazione dell‘aria compressa ................................................................................... 10<br />
1.3 Preparazione dell‘aria compressa .................................................................................. 12<br />
1.3.1 Essiccazione dell‘aria compressa ................................................................................... 13<br />
1.3.2 Essiccazione a freddo ....................................................................................................14<br />
1.3.3 Essiccatore ad assorbimento ......................................................................................... 15<br />
1.3.4 Altri metodi d‘essiccazione dell‘aria compressa ............................................................. 15<br />
1.4 Unità di mantenimento .................................................................................................... 16<br />
1.4.1 Filtro e separatore d‘acqua ............................................................................................. 16<br />
1.4.2 Regolatore di pressione .................................................................................................. 17<br />
1.4.3 Oliatore a spruzzo .......................................................................................................... 18<br />
1.4.4 Altre componenti ............................................................................................................. 20<br />
1.4.5 Simboli delle componenti delle unità di mantenimento ................................................... 21<br />
1.5 Pneumatica ..................................................................................................................... 23<br />
1.5.1 Cilindri a singolo effetto .................................................................................................. 23<br />
1.5.2 Cilindri a effetto doppio ................................................................................................... 25<br />
1.5.3 Forme speciali di costruzione dei cilindri ........................................................................ 28<br />
1.6 Valvole di controllo di direzione ...................................................................................... 34<br />
1.6.1 Simbolizzazione delle valvole di controllo di direzione ................................................... 34<br />
1.6.2 Valvole di controllo di direzione in stato operativo .......................................................... 36<br />
1.6.3 La denominazione delle connessioni .............................................................................. 39<br />
1.6.4 I principi di costruzione delle valvole di controllo di direzione ........................................ 40<br />
1.6.5 I tipi di costruzione delle valvole di controllo di direzione ............................................... 42<br />
1.6.6 Comandi di controllo per le valvole di controllo di direzione ........................................... 49<br />
1.6.7 Unità terminali delle valvole ............................................................................................51<br />
1.7 Le valvole di blocco ........................................................................................................ 54<br />
1.7.1 Le valvole di ritegno ........................................................................................................ 54<br />
1.7.2 Le valvole di scappamento rapido .................................................................................. 54<br />
1.7.3 Le valvole di ritegno alternate ......................................................................................... 55<br />
1.7.4 Le valvole a pressione doppia ........................................................................................ 56<br />
1.8 valvole di fl usso .............................................................................................................. 58<br />
1.8.1 fl ow control valves .......................................................................................................... 59<br />
1.9 Valvole di pressione ........................................................................................................ 60<br />
1.10 Altri tipi di valvole ............................................................................................................ 61<br />
1.11 Denominazione dei simboli di un diagramma ................................................................. 63<br />
3
4<br />
Minos<br />
tecnica pneumatica<br />
1.12 Tecnica del vuoto ............................................................................................................ 65<br />
2 Idraulica .......................................................................................................................... 67<br />
2.1 Introduzione .................................................................................................................... 67<br />
2.1.1 Vantaggi e svantaggi dell‘idraulica ................................................................................. 68<br />
2.1.2 I settori di utilizzo dell‘idraulica ....................................................................................... 68<br />
2.1.3 La costruzione di un dispositivo idraulico ....................................................................... 69<br />
2.2 Aggregato idraulico ......................................................................................................... 70<br />
2.2.1 Serbatoio idraulico .......................................................................................................... 71<br />
2.2.2 Valvole di controllo di pressione ..................................................................................... 72<br />
2.2.3 Filtri idraulici .................................................................................................................... 72<br />
2.3 Fluidi idraulici .................................................................................................................. 73<br />
2.3.1 Viscosità ......................................................................................................................... 73<br />
2.3.2 Altre caratteristiche dei fl uidi idraulici ............................................................................. 75<br />
2.3.3 Materie estranee, aria e acqua nei fl uidi idraulici ........................................................... 77<br />
2.3.4 Tutela ambientale ........................................................................................................... 78<br />
2.4 Pompe idrauliche. ... ....................................................................................................... 80<br />
2.4.1 Pompe ad ingranaggi ..................................................................................................... 81<br />
2.4.2 Pompe a vite ................................................................................................................... 84<br />
2.4.3 Pompe a paletta ............................................................................................................. 85<br />
2.4.4 Pompe a pistoni seriali ................................................................................................... 86<br />
2.4.4 Pompe a pistoni radiali ................................................................................................... 87<br />
2.4.4 Pompe a pistoni assiali ................................................................................................... 88<br />
2.5 Cilindri e motori ............................................................................................................... 91<br />
2.5.1 Cilindro ad azione singola .............................................................................................. 92<br />
2.5.2 Cilindro ad azione doppia ............................................................................................... 94<br />
2.5.3 Fissaggio dei cilindri ....................................................................................................... 96<br />
2.5.4 Motori idraulici ................................................................................................................ 98<br />
2.6 Condotti e tubi fl essibili ................................................................................................. 100<br />
2.7 Valvole di controllo di direzione .................................................................................... 102<br />
2.7.1 Indicazione della valvole di controllo di direzione ......................................................... 103<br />
2.7.2 Posizioni di cambio sovrapposte .................................................................................. 104<br />
2.7.3 L‘uso delle valvole di controllo di direzione .................................................................. 106
tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
2.8 Valvole di blocco ........................................................................................................... 108<br />
2.9 Valvole di pressione ....................................................................................................... 111<br />
2.9.1 Valvole di controllo della pressione ...............................................................................111<br />
2.9.2 Valvole di riduzione dell pressione ................................................................................115<br />
2.10 Valvole a fl usso ..............................................................................................................117<br />
2.10.1 Valvole a farfalla (choke) ...............................................................................................118<br />
2.10.2 Valvole di regolazione di portata ....................................................................................119<br />
2.10.3 Divisori di portata .......................................................................................................... 120<br />
2.11 Idro accumulatori .......................................................................................................... 122<br />
2.11.1 La funzione di un idro accumulatore ............................................................................. 122<br />
2.11.2 Pistone accumulatore ................................................................................................... 123<br />
2.11.3 Accumulatori a sacca e a membrana ........................................................................... 124<br />
2.11.4 Riempimento degli idro accumulatori con gas sottopressione ..................................... 125<br />
5
6<br />
Minos<br />
tecnica pneumatica
1 Pneumatica<br />
1.1 Introduzione<br />
Tecnica pneumatica<br />
1.1.1 Storia dell´aria compressa<br />
Minos<br />
Il termine pneumatica deriva dal termine greco pneuma, che signifi ca respirare<br />
o trasmettere. Nella pneumatica viene utilizzata la compressibilita<br />
d’aria come forma d’energia, ovvero l’aria compressa. Il termine aria in<br />
pressione è un termine vecchio che oggi non dovrebbe essere più usato.<br />
L’aria è composta dal 78 % di azoto e dal 21 % di ossigeno. L‘aliquota<br />
rimanente è costituita da in altri tipi di gas o gas rari. Inoltre l’aria contiene<br />
anche una percentuale di vapore acqueo.<br />
La pressione atmosferica della terra è di circa 1 bar, un valore che varia<br />
a seconda delle condizioni metereologiche. Il valore normale della pressione<br />
atmosferica, in accordo con la DIN 5450, ammonta a 101,325 kPa<br />
ad una temperatura di 15 °.<br />
Nel settore industriale si utilizza l’aria compressa ad una pressione che<br />
varia dai 3 fi no ai 10 bar. Spesso vengono utilizzate pressioni di 6 bar,<br />
ma anche pressioni superiori ai 10 bar non sono del tutto inusuali. Per<br />
operazioni di controllo e di funzionamento vengono utilizzate pressioni<br />
che variano dai 0,2 ai 0,5 bar. Oggi giorno, nella gamma delle basse<br />
pressioni, i controlli elettronici vanno a sostituire sempre di più i controlli<br />
pneumatici.<br />
L’aria compressa possiede una bassa viscosità, che permette all´aria di<br />
essere trasportata attraverso tubature a lunga distanza. La compressibilità<br />
dell´aria compressa è una caratteristica molto importante, essa rende<br />
rende facilmente possibile l’immagazinamento di energia.<br />
L´aria compressa è una forma di energia molto antica. Già più di 2000<br />
anni fà si cercava di sviluppare un sistema per lanciare proiettili attraverso<br />
l´utilizzo dell aria compressa. L`aria, attraverso il suo riscaldamento,<br />
veniva utilizzata anche per muovere le porte. I soffi etti, utilizzati per<br />
aumentare la temperatura del fuoco, possono considerarsi come i primi<br />
compressori.<br />
Alla fi ne del 19. secolo l´aria compressa veniva usata per azionare i freni<br />
di un treno. In questo periodo nacquero anche i primi „sistemi di posta<br />
pneumatica“<br />
Nel 1890 venne construita a Parigi una rete di aria compressa. I segnali di<br />
un orologio centrale venivano trasmessi a lunga distanza. Ad ogni modo<br />
negli anni anni seguenti in molti settori fuzano preferiti congegni elettrici<br />
invece di quelli ad aria compressa.<br />
7
8<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
Negli anni 50 e 60 molti problemi di sistema di controllo venivano risolti<br />
utilizzando pneumatici. Questi controlli utilizzavano una bassa pressione<br />
di qualche millibar. Oggi giorno, attraverso lo sviluppo di „Transistors„ e<br />
microprocessori, la maggior parte dei sistemi di controllo sono realizzati<br />
per mezzo di trasmettitori o „controlli logici programmabili“.<br />
Molti controlli pneumatici vengono usati oggi nei processi di automazione.<br />
1.1.2 Vantaggi e svantaggi dei sistemi pneumatici<br />
I sistemi pneumatici vengo utilizzati in diversi settori dell´industria. Essi,<br />
come ogni forma di energia, presentono degli vantaggi e dei svantaggi.<br />
Essi devono essere confrontati prima di tutto con i congegni/dispositivi<br />
idraulici, elettronici e meccanici.<br />
I vantaggi dei congegni pneumatici sono:<br />
– L´illimitata disponibilità dell´aria. Visto che lo scarico dell´aria può<br />
essere disperso liberamente, non c´è bisogno di nessuna condotta<br />
di ritorno.<br />
– L´aria compressa può essere immagazzinata molto facilmente<br />
all´interno di un serbatoio, per questo quindi non c´è bisogno di<br />
azionare continuamente il compressore. In caso di una mancanza<br />
di energia, attraverso l´energia immagazzinata nel compressore, si<br />
potranno sicuramente completare le operazioni iniziate. L´aria compressa<br />
può essere anche trasportata all´interno di un contenitore.<br />
– L´aria compressa può essere trasportata per lunghe distanze attraverso<br />
delle condutture. Ciò rende possibile la generazione centrale<br />
d´aria compressa.<br />
– L´aria compressa è pulita e stabile rispetto ai i cambiamenti di<br />
temperatura. Le fughe d´aria non mettono in pericolo l´ambiente ed<br />
essa può essere utilizzata in aree con rischio di esplosione. Il suo<br />
utilizzo può arvenire senza pricolo in ambienti aperti ed umidi.<br />
– Gli elementi dei sistemi pneumatici sono costruiti in maniera semplice,<br />
robusta e sono a basso costo. Spesso anche più leggeri rispetto<br />
ad altri elementi simili.<br />
– I sistemi dei controllo pneumatici fossono funzionare a velocita<br />
varziabile. I cosichi de azionano gli arresti fossono essere impiegati<br />
facilimente jeiche non risentano dei sovraccorichi. Velocita di molti<br />
metri al secondo essere sorggiunte senza diffi colta.<br />
– Il movimento lineare e rotazionale è facile da eseguire. Comandi di<br />
trasporto possono essere realizzati con ventose oppure „con pinze“.
Tecnica pneumatica<br />
Ci sono anche i seguenti svantaggi:<br />
1.1.3 I campi di utilizzo della pneumatica<br />
Minos<br />
– In paragone la fonte d´energia dell´aria compressa è molto costosa.<br />
La compressione provoca una grande perdita di calore.<br />
– La preparazione dell´aria compressa è molto costosa, infatti è necessario<br />
rimuovere da essa polvere ed acqua.<br />
– Per alcuni componenti, come ad esempio le lamelle di un motore,<br />
devono essere provati con l´aria compressa contenete olio lubrifi<br />
cante. Anche l´aria di scarico include l´olio. Ad ogni modo, oggigiorno<br />
la maggior parte dei componenti pneumatici non necessitano<br />
più della lubrifi cazione.<br />
– Data la compressibilità dell´aria compressa, movimenti regolari<br />
sono quasi impossibili, così anche il posizionamento delle guide<br />
pneumatiche. Ad ogni moto un semplice „stop“ può essere realizzato<br />
senza problemi.<br />
– L´emissione dell´aria di scarico provoca molto rumore. Ma esso può<br />
essere ridotto attraverso l´utilizzo dei silenziatori.<br />
– Le forze e i momenti sono minori/più piccoli nella pneumatica che<br />
nell´idraulica.<br />
L´aria compressa ha molti usi. Sempre più settori nell´industria vengono<br />
automatizzati, per questo motivo sono spesso richiesti movimenti lineari<br />
e rotazionali.<br />
Le parti in lavorazione possono essere transportate, deformate o afferrate.<br />
Prima di tutto possono essere semplicemente eseguiti con i sistemi<br />
pneumatici movimenti periodici.<br />
È possibile anche il trasporto di elementi grani attraverso tubazioni. Nella<br />
pittura spray il colore viene emesso per mezzo dell´aria compressa.<br />
I sistemi pneumatici vengono utilizzati anche per lavori eseguiti a mano.<br />
Avvitatori , trapani e smerigliatrici possono funzionare in ventose pneumatic.<br />
Il trattamento e la lavorazione di pezzi o di altri oggetti vengono eseguiti<br />
spesso per mezzo di coppe di aspirazione oppure „con pinze ad azionemento<br />
pneumatico“.<br />
9
10<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
1.2 Generazione d´aria compressa<br />
L´aria compressa viene generata per mezzo dei compressori. I comppressori<br />
sono disponibili in di9versi tipologie. Principalmente si possono differenziare<br />
due tipi di compressore: turbomacchine e soffi anti volumetriche.<br />
Le turbomacchine vengono usate soprattutto per grandi portate.<br />
Con queste l´aria viene portata ad alta velocità, che successivamente<br />
essa viene utilizzata per aumentare la pressione.<br />
L´innalzamento della pressione non è particolarmente alto, è per questo<br />
motivo che l´incremento della pressione viene eseguito più volte. I così<br />
delli turbocompressori, accelerano l´aria verso l´esterno spesso in maniera<br />
radiale. Un´altra forma è il compressore assiale, ad esempio nelle<br />
turbine di un aereo.<br />
Le soffi anti volumetriche producono una piccola massa di aria compressa.<br />
L´aria viene aspirata dentro una cella, che infi ne ridotta di volume. I compressori<br />
alternativi/a pistone e a vite rappresantano molto bene questo<br />
principio. Ma esistono anche molte altre forme e modalità costruttive di<br />
compressori.<br />
Foto 1: Compressore alternativo
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
Un compressore alternativo a pistoni è costituito da un pistone che<br />
si muove avanti e indietro all‘interno di un cilindro per mezzo di una<br />
biella-manovella. Durante il movimento all‘indietro l‘aria viene succhiata<br />
all´interno del cilindro attraverso la valvola di aspirazione. Nel successivo<br />
movimento in avanti il pistone riduce il volume all´interno del cilindro, provocandone<br />
l´aumento della pressione. Con l´eccedere della pressione si<br />
apre la valvola di sfogo e l´aria compressa viene spinta verso l´esterno.<br />
I compressori a pistoni possono generare una pressione superiore ai<br />
10 bar in un solo stadio. „I compressori multistadio“ permettono di raggiungere<br />
la pressione di parecchie centinaia di bar. A causa dell´elevato<br />
riscaldamento dell´aria durante la compressione, essa deve essere<br />
raffreddata durante i diversi stadi di compressione. A seconda della<br />
costruzione, il sistema di raffredamento può essere ad aria o ad acqua.<br />
Siccome il basamento di un compressore a pistoni deve essere lubrifi cato,<br />
vengono a trovarsi tracce di olio anche nell aria compressa. In molti casi<br />
l´olio all´interno dell‘aria compressa deve essere fi ltrato, per esempio nel<br />
settore dell´industria alimentare.<br />
Il compressore a membrana viene utilizzato per lavorare con piccole<br />
quantità volumetriche di aria compressa. Il pistone muove la membrana<br />
che separa l´aria compressa dal basamento.<br />
Il compressore a vite è composto da due rotori a spirale. Attraverso la<br />
loro rotazione, si riduce il volume tra le pareti e i rotori, comprimendo<br />
l´aria e provocandone la sua espulsione.<br />
In molti compressori a vite viene utilizzato l´olio per il raffredamento e<br />
l´incapsulamento. Ma ci sono anche compressori a vite senza olio. È<br />
anche possibile utilizzare l‘iniezione ad acqua.<br />
Il fl usso d‘aria nel compressore a vite, ha meno pulsazioni di un compressore<br />
a pistoni. L´alta pressione può essere generata utilizzando la<br />
compressione in due tempi.<br />
In generale i compressori a vite producono un grossa quantità d´aria<br />
compressa, mentre i compressori a pistone sono in grado di generare<br />
una pressione più elevata.<br />
11
12<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
1.3 Preparazione dell´aria compressa<br />
Foto 2: Compressore a vite (Foto: AtlasCopco)<br />
Dopo aver compresso l´aria, essa viene immagazzinata in un serbatoio,<br />
dove viene raffreddata e deumidifi cata. L‘acqua di condensa frodotta<br />
deve venir eliminata dal serbatoio regolarmente.<br />
Il serbatoio serve prima di tutto per la compensazione variabile di consumo.<br />
Se il volume dell´aria compressa viene regolato soltanto per mezzo<br />
dell interruttore on and off, allora è necessario utilizzare un serbataio<br />
piuttosto grande. Questo riduce infatti la frequenza con cui il compressore<br />
entra in funzione.<br />
Nei dispositivi moderni i tubi e condotti sono costruiti per distruibuire<br />
l´aria compressa, in modo che venga utilizzata come serbatoio tutta la<br />
rete d´aria compressa. Pertanto si evitano variazioni della pressione<br />
causate da un differente consumo d‘aria. Le utenze che dirado fanno uso<br />
di una grande quantità di aria compressa, si servono della connessione<br />
di sotto-serbatoi, i quali le riforniscono della aria compressa necessaria.
Tecnica pneumatica<br />
1.3.1 Essiccazione dell´aria compressa<br />
[g/m 3]<br />
Esempio<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
Foto 3: curva di condensazione<br />
Minos<br />
L´aria che entra nel compressore contiene acqua in forma di vapore.La<br />
quantità assoluta di vapore viene qui misurata in g/m³.<br />
La quantità di vapore contenuta nell´aria dipende dalla temperatura. Un<br />
metro cubo d´aria, con una temperatura di 20°C, può contenere al massimo<br />
17 g d´acqua. Ad una temperatura d´aria di 50°C, possono essere<br />
contenuti al massimo 82 g/m³.<br />
Se il contenuto dell acqua è superiore ai valori menzionati, essa non può<br />
più rimanere in forma di gas, quindi cadrà giù in forma di goccie d´acqua.<br />
Il contenuto d´acqua massimo viene rappresentato grafi camente nella<br />
curva di condensazione.<br />
Il rapporto tra il vapore contenuto nell‘aria e la quantità massima possibile<br />
viene chiamato umidità relativa. Questo valore è espresso in forma<br />
di percentuale e dipende dalla temperatura dell´aria.<br />
Per esempio, se viene riscaldata l´aria, con una umidità relativa del 100%<br />
da una temperatura di 20°C a 50°C, l´umidità relativa si abbassa con un<br />
valore fi no al 20%.<br />
0<br />
-30 -20 -10 0 10<br />
[°C]<br />
20 30 40 50<br />
13
14<br />
Minos<br />
1.3.2 Essiccatore a freddo<br />
Tecnica pneumatica<br />
La compressione porta alla diminuzione del volume dell´aria, ma allo<br />
stesso tempo ne aumenta la temperatura, il che rende possibile all´acqua,<br />
che si trova nell aria prima della compressione, di rimanere sotto forma<br />
di gas. L´aria viene raffreddata all´interno di un serbatoio. Una parte<br />
dell´acqua, che supera il massimo stabilito nella curva di condensazione,<br />
si condensa e gocciola fuori in forma di fl uido.<br />
Per questo l´aria compressa nel serbatoio possiede un‘umidità quest<br />
a‘aria d‘acqua relativa del 100%.Se quest‘aria entrasse nel sistema, e<br />
continuasse il suo raffreddamento, provocherebbe una maggiore fuori<br />
uscita d‘acqua. Questo potrebbe provocare la corrosione delle componenti<br />
di costruzione e il loro danneggiamento. Il congelamento dell´acua, ad una<br />
temperatura sotto i 0° C, provoca l‘ostruzione dei tubi di fuoriscita. Questo<br />
problema viene risolto attraverso l´essiccazione dell‘aria compressa.<br />
L´essiccazione rimuove una maggiore quantità d‘acqua contenuta nella<br />
aria compressa. A seconda del livello d´essiccazione, l´aria compressa<br />
può essere raffreddata maggiormente o meno, in maniera tale che acqua<br />
non venga condensata. La temperatura, alla quale l acqua nell´aria<br />
essiccata dopo il suo raffreddamento inizia di nuovo la sua condesazione,<br />
è chiamata punto di condensazione o punto di rugiada?<br />
Una possibilità dell‘essiccazione dell´aria consiste in una maggiore compressione<br />
dell´aria. Dopodichè l´aria viene raffreddata dalla temperatura<br />
circostante, in cui un pò d‘acqua viene condensata. Infi ne la pressione<br />
dell‘aria compressa viene ridotta in parte incrementandone il suo volume.<br />
Ora il vapore rimanente viene contenuto in un volume suffi cientemente<br />
ampio e diminuisce l umidità relativa. Il metodo di essiccazione viene<br />
utilizzato raramente, perchè una compressione aggiuntiva riechede<br />
molta energia.<br />
L´essiccazione a freddo, come suggerisce il nome stesso, essicca l´aria<br />
compressa raffreddandola.<br />
L´aria compressa viene fatta passare prima in uno scambiatore di calore.<br />
Dopodiche essa raggiunge un serbatoio con serpentine di raffreddamento,<br />
come quelle utilizzate per i frigoriferi. L´aria compressa viene raffreddata<br />
qui ad una temperatura di 2-3 °C.<br />
Infi ne l‘aria compressa passa di nuovo nello scambiatore di calore. Questo<br />
riscalda lo scambiatore e allo stesso tempo raffredda l´aria compressa.<br />
L´essiccatore a freddo permette di raggiungere punti di condensazione<br />
di pressione di circa 2-3 °C. Raffreddamenti ulteriore non sono possibili,<br />
perchè l‘acqua all‘interno dell‘essiccatore a freddo potrebbe congelarsi.
Tecnica pneumatica<br />
1.3.3 Essiccatore ad assorbimento<br />
Minos<br />
Un altro congegno d‘essiccazione d‘aria compressa, usato molto spesso,<br />
è l´essiccatore ad assorbimento. L‘aria compressa passa attraverso<br />
uno o due serbatoi. La materia d´assorbimento all‘interno del serbatoio,<br />
assorbe il vapore acqueo essiccando l´aria compressa.<br />
Dopo un certo numero di volte, la materia di assorbimento diviene attraverso<br />
l‘umidità satura e l‘essiccatore si spegne. Mentre l‘aria compressa<br />
successivamente passa attraverso il secondo serbatoio, il primo serbatoio<br />
viene rigenerato attraverso il passaggio di aria calda o fredda, la quale<br />
rimuove l‘umidita al suo interno. L‘utilizzo d‘aria calda è più eonveniente,<br />
in quanto è capace di assorbire più umidità.<br />
Utilizzando essiccatori ad assorbimento possono essere raggiunti alti<br />
livelli di essiccazione dell‘aria compressa. Il punto di condesazione di<br />
pressione è considerabilmente più basso di 0 °C.<br />
1.3.4 Altri metodi di essiccazione dell´aria compressa<br />
Un ´altra possibilità d‘essiccazione d‘aria compressa avviene per mezzo<br />
dell‘assorbimento chimic del vapore. L´aria compressa viene fatta passare<br />
attraverso un sale di polvere, il quale si miscela con il vapore e a sua<br />
volta lo elimina dall´aria. Le nuove polveri devono essere regolarmente<br />
aggiunte nei così detti metodi d´essiccazione ad assorbimento. Per<br />
questo motivo questo metodo viene usato soltanto per piccole quantità<br />
d‘aria compressa.<br />
Ad ogni modo, gli essiccatori a membrana sono i più adatti per piccole<br />
quantità d aria‘compressa. Essi vengono sistemati in maniera decentrata.<br />
Siccome questi essiccatori necessitano di aria fi ltrata, essi vengono posti<br />
spesso dopo dopo le unità di manutenzione.<br />
Negli essiccatori a membrana l´aria compressa passa attraverso piccoli<br />
elementi cavi. Il vapore si diffonde attraverso le pareti di questi cavi. Dopo<br />
diche, una parte dell´aria compressa essiccata si dirama per essere utilizzata<br />
come aria di scarico. L´aria di scarico viene utilizzata per rimuovere<br />
la diffusione del vapore dalla membrana d‘essiccazione.<br />
Oltre al compressore, che viene usato come scarico d‘aria, l‘essiccatore<br />
a membrana non necessita di forme aggiuntive di energia.<br />
Aria compressa ben preparata ed essiccata, può essere distribuita attraverso<br />
ogni tipo di tubo di pressione. I tubi hanno spesso una pendenza, in<br />
maniera tale che nessuna condensa d‘acqua può accumularsi nel punto<br />
più basso del circuito.<br />
I tubi che forniscono ogni utenza, si diramano dal tubo principale, vesso<br />
l‘alto, poi sonc ripiegati vesso il basso. Questa soluzuione serve anche<br />
per prevenire che l‘acqua, che può essere contenuta all‘interno di un<br />
tubo, raggiunga l‘utenza.<br />
15
16<br />
Minos<br />
1.4 Unità di manutenzione<br />
Tecnica pneumatica<br />
1.4.1 Filtro e separatore d´acqua<br />
Nella pneumatica l´aria compressa viene prodotta in modo centralizzato.<br />
Dopo la distribuzione ad ogni singolo macchinario, l´aria compressa viene<br />
di nuovo adoperata in una unità di manutenzione per il suo trattamento.<br />
Le unità di manutenzione consistono in componenti differenti, a seconda<br />
del campo di utilizzo.<br />
Le unità di manutenzione hanno una direzione di fl usso, di solito che va<br />
da sinistra a destra. L´unità di manutenzione deve essere ricostruita, se<br />
è richiesto il fl usso in direzione opposta.<br />
Prima di tutto l´aria compressa passa attraverso un fi ltro, per rimuovere<br />
ogni impurità in essa contenuta. Attraverso piccole guide viene portata<br />
l´aria a muoversi in maniera circolare. La forza centrifuga spinge le particelle<br />
di polvere verso l´esterno, dove esse vengono poi accumulate.<br />
L´aria esterna viene fi ltrata verso l´interno attraverso dei fi ltri, entrando<br />
successivamente nella componente di unità di manutenzione. Per componenti<br />
particolarmente delicati, vengono utilizzati dei pre-fi ltri raffi nati.<br />
L´aria passa dall´interno verso l´esterno attraverso questi pre-fi ltri. Il<br />
fi ltraggio raffi nato deve essere eseguito soltanto per il fl usso d‘aria, che<br />
effettivamente richiede questo tipo di fi ltraggio.<br />
Figura 4: Filtro con separatore d´acqua (Figura: BoschRexroth)
Tecnica pneumatica<br />
1.4.2 Regolatore di pressione<br />
Minos<br />
Il fi ltraggio deve essere eseguito nei limiti del necessario, non nei limiti<br />
del possibile.<br />
Un‘altra funzione del fi ltro è di separare eventuali presenze d´acqua che<br />
possono essere contenute nell´aria compressa. Le particelle d´acqua<br />
vengono accumulate insieme alla polvere, nella parte inferiore del fi ltro.<br />
Il serbatoio è trasparente, quindi rende possibile il controllo di acqua<br />
accumulata nel suo interno.<br />
L´acqua deve essere rimossa dal fi ltro regolarmente. Questa operazione<br />
può essere eseguita aprendo a mano la chiusura a vite del fi ltro. Nel<br />
caso di una eccessiva accumulazione d´acqua, possiamo servirci di un<br />
condensatore di scarico automatico. Dipendentemente dalla costruzione,<br />
può essere usato un galleggiante che, una volta raggiunto un certo livello<br />
d´acqua, e attraverso l´utilizzo dell´aria compressa, apre automaticamente<br />
la valvola o il condensatore di scarico.<br />
Oltre al fi ltro, l´unità di manutenzione deve mantenere una certa pressione<br />
dell´aria compressa. Per assicurare un corretto funzionamente, la<br />
pressione, all´ingresso dell´unità di manutenzione, deve essere maggiore<br />
rispetto a quella del regolatore di pressione.<br />
Se non c`è pressione, il regolatore è aperto. Quando l´aria compressa viene<br />
azionata, essa passa attraverso il regolatore fi no ad andare all´interno<br />
del dispositivo. All´interno del dispositivo viene a verifi carsi un continuo<br />
aumento di pressione. La pressione agisce su una piccola membrana,<br />
situata all´interno del regolatore. Sull´altro lato di questa membrana, si<br />
trova una molla con una forza di pressione variabile.<br />
Cambiando la pressione della forza esercitata dalla molla, cambia anche<br />
la forza necessaria per spostare la membrana. Se la forza esercitata dalla<br />
molla è maggiore a quella di pressione, la membrana viene spostata e il<br />
passaggio attraverso il regolatore di pressione viene bloccato. In questo<br />
modo la pressione non può aumentare.<br />
Se in questa confi gurazione la forza esercitata dalla molla viene ridotta<br />
oppure se a causa di altri motivi la pressione all´interno del sistema continua<br />
ad aumentare, anche la membrana continua ad essere spostata. Ma<br />
la connessione dal lato della pressione al sistema, è già chiusa. Perciò<br />
la deviazione attuata dalla membrana, permette all´aria compressa di<br />
trapelare al di fuori del sistema attraverso le aperture del regolatore di<br />
pressione.<br />
La pressione, all´interno del sistema, si abbassa fi no a che la molla spinge<br />
all´indietro la membrana andando a chiudere l´apertura di aerazione.<br />
Il controllo di pressione è agevolato da un manometro, il quale misura la<br />
pressione a valle della valvola di controllo.<br />
17
18<br />
Minos<br />
1.4.3 Oliatore a spruzzo<br />
Tecnica pneumatica<br />
Figura 6: Regolatore di pressione (Figura: BoschRexroth)<br />
Molte unità di manutenzione sono provviste di oliatori a spruzzo, che<br />
vanno ad arricchire l´aria compressa di olio, che serve per la lubrifi cazione<br />
dei componenti pneumatici.<br />
Nell´oliatore a spruzzo vi è installata un condotto Venturi. L´aria compressa<br />
viene fatta passare attraverso un‘area ristretta. Questo accelera l´aria<br />
fi no a raggiungere un‘alta velocita e riduce la sua pressione. L´olio viene<br />
risucchiato all´ interno di un serbatoio di immagazzinamento attraverso<br />
un piccolo tubo e spruzzato, in forma di gocce di piccolissime dimensioni<br />
nel fl usso d´aria.<br />
La quantità dell´olio aggiunto può essere valutat dal numero di gocce<br />
viste attraverso un „monoloco“. Questa quantità può essere modifi cata<br />
per mezzo di un regolatore.<br />
Il livello dell´olio nel serbatoio deve essere regolarmente controllato e<br />
riempito se necessario. Per una appropriata lubrifi cazione delle parti<br />
pneumatiche, è richiesta una certa quantità regolare d‘olio.<br />
Ma si incontrano anche problemi causati dalla lubrifi cazione. Qualche<br />
parte viene inssufi cientemente lubrifi cata, mentre altre parti vengono<br />
lubrifi cate in maniera eccessiva.
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
Molte unità pneumatiche moderne non necessitano più di aria con olio<br />
lubrifi cante. Inffatti esse sono pre-lubrifi cate con un grasso lubrifi cante<br />
che è molto duraturo nel tempo. Quindi l´aria compressa non deve essere<br />
oliata con ulteriori dispositivi.<br />
Da notare che una volta che delle i componenti vengono lubrifi cate con<br />
l´olio, esse non possono essere più utilizzate successivamente se non<br />
senza essere lubrifi cate. L´olio lava via il grasso lubrifi cante, e in questo<br />
modo, ulteriori lubrifi cazion, possono essere eseguite solo con aria<br />
compressa oleata.<br />
I motori a lamella appartengono a quella categoria di componenti pneumatici<br />
che devono essere lubrifi cati per mezzo di aria compressa oleata.<br />
Per questi vengono installati oldatori, che vengono piazzati vicino al<br />
motore.<br />
Figura 6: Olifi catori a spruzzo (Figura: BoschRexroth)<br />
19
20<br />
Minos<br />
1.4.4 Altre componenti<br />
Tecnica pneumatica<br />
L´unità di manutenzione può contenere anche altre componenti, dipende<br />
dal campo di utilizzo. Valvole di controllo direzionale vengono usate per<br />
regolare l´aria compressa in condizioni di sistema acceso o spento. Ci<br />
sono diversi principi di costruzione. Per esempio, le valvole a sfera in<br />
stato aperto non comportano quasi nessuno tipo di resistenza all´aria<br />
compressa.<br />
Tutte le valvole di controllo devono disporre di un foro di ventilazione,<br />
che, in stato di blocco, può rilasciare l´aria compressa dal sistema. Se per<br />
un errore venisse chiuso il foro di ventilazione e venisse bloccata l´aria<br />
fornita, il sistema non può essere operativo senza la pressione. Soltanto<br />
dopo il rilascio della pressione il sistema può lavorare senza rischi.<br />
Molte delle valvole di blocco possiedono uno o più fori per assicurare<br />
il mantenimento della posizione di blocco. Questo viene utilizzato ad<br />
esempio per prevenire l‘azionamento dell ´area compressa, nel caso una<br />
persona si trovasse all´interno dell´area di sistema.<br />
È anche possibile accendere o spegnere l´aria compressa per mezzo di<br />
valvole di blocco elettriche.<br />
Un ´altra componente è l´interruttore della pressione.Esso controlla se la<br />
regolazinoe della pressione à attivata, ed invia in questo caso un segnale<br />
ai controlli. Questo previene che il sistema entri in azione con una forza<br />
insuffi ciente, per cui ai cilindri non verrebbe portata la forza necessaria<br />
di cui hanno bisogno.<br />
In alcune unità di manutenzione, vengono utilizzate valvole a persiana<br />
per azionare l´aria compressa. Queste valvole vengono chiamate anche<br />
avviatori progressivi, perchè esse permettono all´aria compressa di passare<br />
gradualmente attraverso il sistema. Questo permette ai cilindri di<br />
muoversi lentamente dalla loro posizione. Una volta raggiunta la metà<br />
della pressione operativa le valvole a persiana si aprono completamente<br />
e forniscono al sistema la pressione completa.<br />
I distributori/separatori nell´unità di mantenimento, dividono il fl usso del<br />
volume d‘ario. Questo rende possibile la fi ltrazione di una parte dell´aria<br />
compressa e cosi , successivamente, quella di un altra parte. Questa<br />
aria compressa specialmente trattata può essere utilizzata per operare<br />
su valvole ad elevata sensibilità, dal momento che non è necessaria con<br />
altre valcole una fi ltrazione spinta.
Tecnica pneumatica<br />
1.4.5 Simboli delle componenti delle unità di manutenzione<br />
Minos<br />
Per gli schemi dei circuiti idraulici e pneumatici si utilizzano simboli determinati<br />
dalla ISO DIN 1219. La prima parte di questa norma descrive la<br />
simbologia. La seconda parte spiega le regole e le istruzioni per tracciare<br />
la schema di un circuito.<br />
L´aria compressa è rappresentata con un triangolo. In molti diagrammi<br />
si trova i vecchio simbolo, un cerchio con un punto al centro. Questo<br />
simbolo non deve essere più usato. Nell´idraulica la pressione viene<br />
rappresentata con un triangolo pieno.<br />
Molti simboli, nella pneumatica e nell‘idraulica, hanno la forma di una<br />
piccola cassetta. Il fi ltro è rappresentato con un quadrato ruotato di 45°.<br />
La linea verticale tratteggiata rappresenta il fi ltro.Due linee incrociate<br />
simboleggiano i separatori d´acqua. La direzione del fl usso, come in molti<br />
altri simboli, va da sinistra a destra.<br />
La valvola di controllo di pressione viene rappresentata anche con un<br />
quadrato. Il simbolo di una molla e di una linea tratteggiata vengono<br />
disegnati su due lati opposti. La freccia sul simbolo della molla signifi ca<br />
che la pressione della molla è modifi cabile.La linea tratteggiata è un<br />
controllo interno che agisce dall´esterno del regolatore di pressione in<br />
contrasto alla spinta della molla.<br />
sorgente di pressione<br />
filtro con separatore<br />
d’acqua<br />
valvola che controlla<br />
la pressione<br />
manometro<br />
lubrificatore ad olio<br />
nebulizzato<br />
Figura 7: Simboli dell´aria compressa<br />
21
22<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
La freccia all´interno del quadrato simboleggia la membrana. Ess può<br />
essere considerat come dislocabile. Con l´aumento e della pressione il<br />
fl usso attraverso la valvola di controllo della pressione viene bloccato.<br />
Il triangolo piccolo rappresenta il foro di ventilazione, il quale permette<br />
di raggiungere pressioni molto elevate.<br />
Un manometro viene rappresentato da un cerchio con una freccia<br />
all´interno che simboleggia l´indicatore. Manometri utilizzati per la misurazione<br />
di pressioni differenti, dispongono di due connessioni nella<br />
parte inferiore.<br />
Il simbolo di un oliatore a spruzzo è un quadrato ruotato di 45°, come<br />
il simbolo del fi ltro. La linea piccola rappresenta l‘alimentazione d´olio.<br />
I simboli delle componenti dell´unità di manutenzione, possono essere<br />
disegnati anche in dettaglio.Siccome le componenti singole appartengono<br />
ad un modul, il suo contorno fuio essere individuato con una linea, tratto<br />
e punto.<br />
In molti casi è suffi ciente rappresentare l´unità di manutenzione con un<br />
simbolo semplifi cato.<br />
dettaglio dell’unita di servizio<br />
simbolo semplificato dell’unita di servizio<br />
Figura 8: simboli dell´unità di manutenzione
1.5 Pneumatica<br />
Tecnica pneumatica<br />
1.5.1 Cilindri a singolo effetto<br />
Minos<br />
Il moto lineare, frequentemente usato nella pneumatica, viene ottenuto<br />
per mezzo di cilindri. Ci sono cilindri a effetto singolo o a doppio effetto.<br />
Il moto rotazionale può essere generato dai cilindri eon appositi meccanismie.<br />
Esistono anche altri sistemi rotanti.<br />
Il moto rotazionale continuo può essere realizzato per mezzo di motori<br />
pneumatici. Ad esempio i motori a lamella vengono utilizzati come trasmissione.<br />
Frequenze di rotazione molto elevate, come quelle dei trapani<br />
da dentista, possono essere raggiunte con le turbine.<br />
I sistemi pneumatici, caratterizzati da più componenti, vengono rappresentati<br />
in blocchi o in unità di modulo. A d esempio i cilindri possono<br />
essere combinati con le unità di guida, in maniera tale anche da ricevere<br />
la forza radiale.<br />
Cilindri a singolo effetto possono svolgere un lavoro soltanto in una direzione.<br />
Essi hanno una sola connessione per l´aria compressa, dove<br />
passa l´aria compressa che serve a spingere il pistone.<br />
Il pistone (a camera stelo tuffante) hanno un foro di ventilazione. Esso<br />
previene il „Contraccolpo“ di pressione che compare nel pistone, quando<br />
viene guidato verso l´esterno. In questo foro passa l´aria che dall´esterno<br />
va all´interno della camera, prevenendo la formazione di pressione negativa.<br />
Il foro di ventilazione è completato anche da un elemento di fi ltraggio,<br />
che serve a proteggere la camera del pistone dalla polvere esterna.<br />
Figura 9: pistone a effetto singolo (fi gura: BoschRexroth)<br />
23
24<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
La corsa di ritorno viene eseguit per mezzo della reazione di una molla.<br />
Il valore della molla è tarato per permettere al cilindro di ritornare senza<br />
problemi nella sua posizione inziale, senza infl uire considerevolmente<br />
sulla forza opposta impiegata per guidare il pistone verso l´esterno.<br />
In altre soluzioni, quando non è presente alcuna pressione, la forza elastica<br />
mantiene il cilindro completamente all‘esterno. L´applicazione della<br />
pressione guida il cilindro verso l´interno.<br />
I cilindri a effetto singolo hanno corsa massima di 100mm. Essi servono<br />
per bloccare, alimentare o espellere pezzi durante la lavorazione.<br />
I martinetti ad aria rappresentano una soluzione speciale per i cilindri a<br />
effetto singolo. La grande area della sezione permette di generare una<br />
forza molto grande rispetto a quelle che di solito vengono usate nella<br />
pneumatica. Esse vengono usate per sollevare grandi masse e allo<br />
stesso tempo assorbono le vibrazioni.<br />
Figura 10: soffi etto (Figura: BoschRexroth)
1.5.2 Cilindri a dopio effetto<br />
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
I cilindri a dopio effetto possono operare in tutte e due le direzioni. La forza<br />
all´entrata è più piccola di quella all´uscita, perchè il pistone possiede<br />
una area di superfi cie a forma di anello più piccola.<br />
Esiste un grande numero di soluzioni costruttive differenti. La grandezza<br />
del diametro di un pistone varia da pochi millimetri fi no a circa 250mm.<br />
La corsa può essere più lunga o più corta del diametro del pistone.<br />
Molti cilindri sono provvisti di un interruttore. Questi interruttori determinano<br />
la posizione del pistone. Gli interruttori sono situati alla fi ne del<br />
cilindro.<br />
Per l´attivazione senza contatto degli interruttori per cilindri, i pistoni sono<br />
provvisti di un magnete ad anello. Quando il pistone si avvicina all interruttore<br />
del cilindro, esso viene attivato per mezzo dell campo magnetica.<br />
Figura 11: Cilindro a doppio effetto (Foto: BoschRexroth)<br />
25
26<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
Gli interruttori per cilindro più semplici sono quelli a lamine. Essi consistono<br />
in piccoli tubi di vetro con due lamine di metallo. Attraverso il campo<br />
magnetico si congiungono le lamine tra loro.<br />
I contatti a lamine sono economici e possono sopportare differenti tipi<br />
voltaggio. Ad ogni modo un elevata quantità di corrente potrebbe distruggere<br />
i contatti oppure saldarli insieme. Per questo motivo viene utilizzato<br />
un circuito di protezione aggiuntivo. Inoltre essi sono dotati di un LED<br />
che serve a segnalare quando il contatto è attivo.<br />
Esistono anche interruttori elettrici per cilindri. Siccome essi lavororano<br />
senza alcun tipo di contatto meccanico, sono praticamente senza fi li. Gli<br />
interruttori elettrici per cilindri sono più costosi e disponibili soltanto per<br />
determinati voltaggi.<br />
I pistoni con magneti ad anello possono attivare anche interruttori pneumatici<br />
per cilindri. Questi interruttori hanno un piccolo consumo d´aria e<br />
possono essere operativi utilizzando una piccola pressione.<br />
Questi interruttori possono essere utilizzati per area a rischio di esplosione.<br />
Ad ogni modo essi vengono diffi cilmente utilizzati.<br />
Foto 12: contatti reed
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
L´utilizzo di un cilindro per muovere grandi masse può causare un forte<br />
impatto alla posizione fi nale. Per prevenire questo, viene utilizzato, alle<br />
due estremita del pistone, uno smorzatore di fi ne corsa.<br />
Uno smorzatore di fi ne corsa può essere realizzato attraverso la chiusura<br />
del foro di ventalazione appena prima che il pistone raggiunga la posizione<br />
fi nale. L´aria rimanente crea un cuscinetto, che permette un rallentamento<br />
del pistone. L´aria rimanente fuoriesce attraverso una valvola regolabile,<br />
cosìcche il pistone raggiunge lentamente la sua posizione fi nale.<br />
La smorzatore di fi ne corsa ha lo svantaggio di richiedere un lungo tempo<br />
perché il pistone possa raggiungere la posizione fi nale. La distanza<br />
necessaria per ottenere la smorzamento non può essere modifi cata. Si<br />
può anche verifi care un contraccolpo del pistone sul cusciono d‘aria.<br />
Un‘alternativa allo smorzatore di fi ne corsa può essere un paracolpi montato<br />
all‘esterno del cilindro. Esso può essere costituito da un tampone di<br />
materiale sintetico o da un ammortizzatore idraulico. Nei cilindri di piccole<br />
dimensione, per attenuare gli urti, possone essere inseriti al loro interno<br />
dei dischi di materiale sintetico.<br />
Bild 13: smorzatore di fi ne corsa (fi gura: BoschRexroth)<br />
27
28<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
1.5.3 Soluzioni costruttive speciali per cilindri pneumatici<br />
Figura 14: cilindro a banda (fi gura: BoschRexroth)<br />
Come suggerisce il nome, i cilindri senza stelo non ne dispongono. Il<br />
pistone si muove all´interno del cilindro e trasmette il suo movimento ad<br />
un cursore situato all´esterno.<br />
Le forze possono essere trasformate utilizzando tre principi costruttivi<br />
diversi. Nel cilindro a bandella il pistone muove una bandella d´acciaio,<br />
che è collegata alla slitta per mezzo di una trasmissione a pulegge. In<br />
questo tipo di cilindro il pistone si muove in direzione opposta al carrello.<br />
Questo trasmettore deve essere preso in considerazione specialmente<br />
quando si installa uno smorzatore di fi ne corsa.<br />
In altre tipologie si trova una fessura lungo il cilindro. Un sistema di tenuta<br />
a nostro isola il cilindro dall‘interno e tiene chiusa guida. Attraverso<br />
il movimento del pistone viene sollevato di poco il nastro. L´apertura va<br />
a creare una connessione meccanica tra il carrello esterno ed il pistone<br />
all´interno.<br />
Una terza possibilità di accoppiamento tra pistone e carrello, consiste<br />
nell´utilizzare un potente magnete permanente. Per un normale funzionamento<br />
il campo magnetico è suffi cente a trasmettere le forze dal<br />
pistone al carrello.
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
Ad ogni modo, la connessione tra il pistone ed il carrello può interrompersi<br />
a causa di un impatto esterno, alla quale il carrello può essere esposto.<br />
Essa può essere ripristinata facilmente muovendo il pistone.<br />
Il vantaggio più grande di un pistone senza stelo è la sua corsa. Essa è in<br />
grado infatti di raggiungere diversi metri. Allo stesso tempo la lunghezza<br />
intera di questi tipi di cilindri è appena maggiore di quella di corsa, perciò<br />
essi possono essere installati in posti con spazio limitato.<br />
In questi cilindri l´asse del pistone non rischia di piegarsi, per via della loro<br />
costruzione. Ad ogni modo, soltanto quando viene fi ssato all‘estremità<br />
del pistone un cilindro lungo può curvarsi a causa del proprio peso. In<br />
questo caso deve essere provvisto di un adeguato supporto.<br />
Siccome i pistoni in cilindri senza stelo hanno la stessa area di superfi cie<br />
su entrambi i lati, essi possono generare le stesse forze da tutte e due<br />
i lati. Se venissero esposte alla pressione tutte e due le superfi ci del<br />
pistone in maniera equivalente e contemporaneamente, allora il cilindro<br />
rimarrebbe fermo.<br />
I cilindri senza stelo sono più costosi rispetto a quelli con lo stelo, a causa<br />
della loro costruzione complicata e del loro costos sistema di tenuta..<br />
Cilindri con pistone a stelo che passa attraverso il pistone hanno la stessa<br />
area di superfi cie. Quando sono operativi, una parte del pistone sporge<br />
verso l´esterno, l‘altra invece verso l interno.<br />
La seconda parte del pistone a stelo può essere usata per attivare<br />
l´interruttore. Questo potrebbe essere necessario nel caso non ci fosse<br />
abbastanza spazio nell‘altra parte del pistone.<br />
Alcuni pistoni a stelo sono costruiti cavi. Liquidi, per il raffreddamento e<br />
cavi elettrici possono essere fatti passare all‘interno dello stelo, invece<br />
di essere posizionati all‘esterno del cilindro.<br />
I cilindri in tandem vengono usati per incrementare la forza del cilindro<br />
per asseguati valori della pressione e del diametro. Due o quattro cilindri<br />
sono combinati uno dopo l‘altro, cosicche i cilindri in posizione inferiore<br />
spingono i pistoni situati di fronte. Le forze dell´intero gruppo crescono<br />
in modo conseguente.<br />
È possibile generare una forza anche con due cilindri paralleli. Questi<br />
possono essere applicati al carrello, dove il cilindro e le unità di guida<br />
sono combinate in un solo gruppo. La lunghezza del carrello può essere<br />
ridotta attraverso l‘utilizzo di due pistoni.<br />
29
30<br />
Minos<br />
Figura 15: cilindri a posizione multipla<br />
Tecnica pneumatica<br />
Le unità di guida proteggono anche i pistoni a stelo dalla torsione. Questo<br />
è possibile anche con pistoni di forma non circolare. Tutte le forme dei<br />
pistoni, da quelle ovali fi no a quelle rettangolari, sono protette dal rischio<br />
di torsione. Lo stesso vale per i pistoni di forma ottagonale, che hanno<br />
l´area del pistone piu larga e di conseguenza trasmettono una forza<br />
maggiore rispetto ai pistoni circolari.<br />
Un‘altra forma speciale di cilindri sono i cilindri ad „impatto“. Essi dispongono<br />
di una piccola camera nel punto inferiore del pistone. Questa viene<br />
preriempita con aria compressa. Quando i cilindri iniziano a muoversi<br />
l´aria compressa scorre velocemente nella camera del pistone, il che<br />
porta i cilindri a spostarsi con ad elevata velocità.<br />
I cilindri si muovono molto spesso dalla posizione iniziale alla posizione<br />
fi nale. Al fi ne di permettere una sosta in un punto possibile, mentre il pistone<br />
compie la sua corsa,, vengono utilizzati cilindri a posizione multipla.<br />
Per questo due cilindri a corsa differente vengono combinati insieme nella<br />
parte inferiore del pistone.<br />
Entrambe le posizioni fi nali possono essere raggiunte quando tutti e due<br />
i cilindri corrono verso l‘esterno o l´interno allo stesso tempo. Quando si<br />
muove un pistone singolo soltanto una posizione intermedia può essere<br />
raggiunta.<br />
A B C D
Tecnica pneumatica<br />
Figura 16: unità di blocco (fi gura: BoschRexroth)<br />
Minos<br />
Il cilindro può essere anche fermato in posizione intermedia rispetto alle<br />
posizioni fi nali se entrambe le connessioni vengono bloccate. Siccome<br />
l´aria compressa all´interno del cilindro è comprimibile, il pistone a stelo<br />
è ancora in grado di compiere piccoli movimenti.<br />
Le unità di blocco vengono usate per fi ssarelo stelo del pistone. Quest<br />
ultimo deve essere più lungo per poter passare attraverso di loro. Il pistone<br />
a stelo viene bloccato per mezzo di un eccentrico o un disco a euneo.<br />
Il pistone può muoversi di nuovo mediante l´aria compressa. Il blocco<br />
può essere eseguito anche usando l´aria compressa oppure attraverso<br />
l´ausilio di una molla regolabile. La forza di blocco deve essere modifi cata<br />
così de lo stelo del pistone sia aucora impedito a munoversi.<br />
Accanto al blocco del pistone, che può essere eseguito ad ogni posizione<br />
della corsa, può essere installato anche un blocco nella posizione fi nale.<br />
Questo può essere usato per impedire che cilindri poisizionati verso il<br />
basso possono essere spostati da una forza esterna senza nessuna<br />
pressione applicata. con questo accorgimento fossono anche essere<br />
evitati sfostamenti non desiderati del cilindro per cadute di pressione.<br />
31
32<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
Figura 17: leve rotazionali (fi gura di: BoschRexroth)<br />
Oltre ai cilindri utilizzati per movimenti lineari, vi sono anche quelli a<br />
movimento oscillante e rotazionale.<br />
Per esempio è possibile azionare una ruota dentata utilizzando due cilindri<br />
ed uno o due ingranaggi a cremagliera. Per questo possono essere usati<br />
cilindri ad effetto singolo, così che ogni cilindro possa spingere l´altro<br />
nella sua posizione di partenza. È possibile utilizzare anche cilindri ad<br />
effetto doppio. La maggior parte delle costruzioni possono compiere un<br />
angolo di rotazione superiore a 360°.<br />
I cilindri oscillanti hanno un elemento a cremagliera che aziona una<br />
ruota e che si muove avanti ed indietro all‘interno della sua camera. La<br />
soluzione costruttiva è compatta. La geometria delle parti è tale che non<br />
sono consentite rotazioni superiori a 270°. Le rotazioni normalmente<br />
sono di 90° o di 180°.<br />
Angoli più piccoli possono essere ottenuti mediante un fermo regolabile<br />
esterno.<br />
Le guide rotanti sono anche note come motori ad aria compressa. I più<br />
diffusi sono i motori a lamelle. Queste sono portate da un rotore eccentrico<br />
e sono mobili radialmente. La forza centrifuga che agisce su di esse le<br />
mantiene aderenti alla cassa.
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
L‘aria compressa passa in un piccolo spazio tra le lamelle. Il movimento<br />
ruotante è generato da forze impari che spingono le lamelle. La direzione<br />
di rotazione viene cambiata attraverso l‘inversione del fl usso di direzione.<br />
I motori a lamella sono di piccola dimensione e hanno una costruzione<br />
semplice. Questi vengono utilizzati per macchine smerigliatrici e potenti<br />
avvitatori. Come altre macchine penumatiche, i motori a lamella sono<br />
impenetrabili da sovratensioni e possono essere usati senza problemi con<br />
carichi che possono portarli ad una interruzione di attività. La frequenza<br />
di rotazione può essere continuamente modifi cata. I motori a lamella<br />
appartengono a quei pochi dispositivi pneumatichi che utilizzano aria<br />
compressa oliata.<br />
Meno frequente oggi è l‘utilizzo di motori a pistoni radiali, a pistoni assiali<br />
ed a ruota dentata. Uno dei loro vantaggi è che possono essere usati in<br />
aree ad alto rischio di esplosione. Per questo vengono utilizzati spesso<br />
nelle miniere.<br />
Con i motori a turbina si può raggiungere una frequenza di rotazione<br />
molto alta. L‘aria compressa adoperata in un trapano dentato raggiunge<br />
una frequenza di rotazione superiore ai 400000 giri al minuto.<br />
Figura 18: macchina smerigliatrice ad aria compressa (foto: AtlasCopco)<br />
33
34<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
1.6 Valvole di controllo di direzione<br />
Esempio<br />
Valvole di controllo di direzione vengono usate per accendere o spegnere<br />
l‘aria compressa e per regolare la direzione della portata. Nella pneumatica<br />
queste valvole possono essere usate come generatori di segnale.<br />
Come „attuatori“, esse regolano i cilindri ed altri apparecchi/sistemi. Nei<br />
dispositivi pneumatici elettrici esse vengono utilizzati solo come attuatori.<br />
Le valvole di controllo di direzione variano a seconda del loro numero di<br />
connessioni, delle posizioni di cambio e del loro tipo di esecuzione. La<br />
simbolizzazione di una valvola di controllo di direzione deriva dal numero<br />
di connessioni e dalla posizione degli interruttori. Questi due valori si<br />
separano con uno slash.<br />
Un controllo 5/2 ha cinque connessioni e due posizioni.<br />
Altre caratteristiche importanti sono la loro portata e la loro durata nel<br />
tempo. Altre note specifi che variano a seconda dei modelli, che non<br />
vengono specifi cati nelle tabelle grafi che relative a questi pistoni .<br />
1.6.1 Simbolizzazione delle valvole di controllo di direzione<br />
I simboli delle valvole di controllo di direzione è composta da piccole<br />
cassette. Queste possono essere quadrate o rettangolari, dipende dal<br />
numero di connessioni. Il numero delle cassette conforma il numero di<br />
posizione degli interruttori.<br />
Le valvole di controllo di direzione pneumatiche sono a due o tre posizioni.<br />
Qualche volta è possibile che alcune valvole siano quattro posizioni.<br />
Si tratta di valvole di controllo di direzione a tre posizioni di cambio che<br />
possiedono una quarta posizione d‘emergenza, che può servire in caso<br />
di malfunzionamento del dispositivo.<br />
La direzione del fl usso è rappresentata da una freccia all‘interno della<br />
cassetta. La direzione della freccia può essere rivolta verso l‘alto o verso<br />
il basso. Una singola freccia sta a signidicare che la direzione del fl usso<br />
è possibile soltanto nella direzione da lei indicata. Due freccie, invece,<br />
rappresentano la possibilità di scorrimento in due direzioni.<br />
Linee corte con un trattino orizzontale rappresentano un blocco. Nella<br />
connessione non è possibile applicare un fl uido.<br />
Le connessioni delle valvole di controllo di direzione possono essere<br />
mostrate soltanto in una delle cassette. Nella pneumatica il loro numero<br />
varia dalle due fi no alle cinque connessioni.
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
Io spostamento da una cassetta all‘altra indica lo spostamento delle<br />
posizioni delle valvole di controllo. Le connessioni rappresentate da una<br />
piccola linea esterna, non possono essere dislocate.<br />
Nei simboli a due posizioni le connessioni sono sempre indicate sulla<br />
cassetta di destra. Mentre in quelle a tre posizioni sono indicate nella<br />
cassetta centrale. Una eccezione è possibile soltanto nel caso in cui la<br />
connessione della valvola venga collocata su una posizione di partenza<br />
differente.<br />
Se si trovano più di due connessioni in una posizione di comando, le<br />
freccie vengono congiunte da un punto. Ma nella pneumatica questo<br />
avviene raramente.<br />
Le valvole di controllo di direzione, nella pneumatica, si spostano solitamente<br />
da una posizione all‘altra. Ma ci sono anche valvole proporzionali,<br />
che provvedono alla continua transizione tra le posizioni. Queste vengono<br />
indicate da una linea sottile nella parte superiore ed accanto al controllo<br />
valvolare di direzione. Le valvole proporzionali vengono regolate sempre<br />
elettricamente. Queste possiedono quattro posizioni di comando e<br />
vengono usate raramente.<br />
Figura 19: elementi dei simboli delle valvole di controllo di direzione<br />
35
36<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
Figura 20: ventilazione canalizzata e non canalizzata<br />
Nella maggior parte dei casi l‘aria di scarico delle valvole di controllo di<br />
direzione, fuorisce nell‘ambiente circostante. Quando l‘aria viene espulsa<br />
da una semplice apertura, viene chiamata aria di scarico non canalizzata.<br />
Mentre, l‘aria canalizzata, passa attraverso un‘apertura fi lettata, dove è<br />
possibile applicarvi, ad esempio, un silenziatore.<br />
La ventilazione indiretta (non canalizzata) viene rappresentata da un<br />
triangolo collocato direttamente nei simboli delle valvole di controllo direzionali.<br />
Questo simbolo lo troviamo spesso con le valvole a direzione<br />
del fl usso unica. La ventilazione diretta viene rappresentata invece con<br />
un triangolo un pò rimosso e connesso con le valvole direzionali da una<br />
piccola linea. Se viene utilizzato anche un silenziatore, viene utilizzato il<br />
suo simbolo al posto del triangolo.<br />
1.6.2 Valvole di controllo di direzione in stato operativo<br />
Quando le valvole di controllo di direzione entrano in funzione viene<br />
indicato sulla destra e sulla sinistra del suo simbolo. L‘azionamento è<br />
rappresentato a sinistra del simbolo delle valvole di controllo. Mentre lo<br />
spostamento all‘indietro, che molto spesso viene eseguito da una molla,<br />
è indicato a destra.<br />
L‘azionamento delle valvole è suddiviso genericamente in quattro gruppi.<br />
Il primo gruppo include l‘azionamento muscolare. Queste forze vengono<br />
esercitate da persone umane; esse vengono generalmente indicate con<br />
due linee ed una piccola linea di intersezione. Il semicerchio nella linea di<br />
intersezione rappresenta il bottone di azionamento. La leva d‘azionamento<br />
viene rappresentata da una linea diagonale con un piccolo cerchio, che<br />
rappresenta la connessione. È possibile rappresentare l´azionamento<br />
anche con una pedale.
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
L‘azionamento meccanico viene eseguito da componenti meccaniche.<br />
Il tipo più semplice è il pestello, che serve a tirare fuori le valvole. I movimenti<br />
trasversali delle operazioni di direnzione delle valvole possono<br />
essere azionate per mezzo di leve a rullo. Un caso speciale è la leva a<br />
rullo uni-direzionale. Essa aziona le valvole di controllo di direzione in<br />
una unica direzione. In direzione opposta il rullo reclina. La giuntura viene<br />
rappresentata da un piccolo cerchio.<br />
La molla che respinge indietro le valvole di controllo viene indicata sulla<br />
destra del simbolo. La molla è combinata spesso con un bottone.<br />
Mentre, le valvole che non devono essere respinte in modo automatico,<br />
sono fornite di una „tacca“. Le tacche possono essere simboleggiate o alla<br />
destra del simbolo delle valvole oppure conbinate con il simbolo della leva.<br />
Gli attuatori pneumatici appartengono al terzo gruppo, nel quale la valvola<br />
viene spostata attraverso l‘aria compressa. L‘azionamento ad aria<br />
compressa viene rappresentato da un triangolo vuoto diretto al corpo<br />
delle valvole. Una cassetta aggiuntiva con un triangolo al suo interno<br />
rappresenta il pilota di controllo. Si tratta di un amplifi catore, il quale<br />
incrementa i segnali pneumatici, a bassa pressione, al fi ne di assicurare<br />
gli scambi delle valvole di controllo.<br />
Figura 21: attuatori delle valvole di controllo di direzione<br />
37
38<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
Le valvole che vengono azionate pneumaticamente possono essere<br />
riportate alla loro posizione di partenza attraverso l‘ausilio di una molla.<br />
Oppure usando un secondo controllo di connessione d‘aria nel lato destro.<br />
Le valvole che possiedono due posizioni di cambio e due connessioni<br />
d‘aria, vengono chiamate valvole ad impulso.<br />
Entrambi i controlli di connessione di solito hanno la stessa priorità.<br />
Qualche volta è necessario che un solo controllo di connessione d‘aria<br />
necessiti di una maggiore priorità rispetto all‘altro. Queste vengono chiamate<br />
valvole ad impulso a pistoni differenziati. I rettangoli che si trovano<br />
a destra e a sinistra del simbolo, hanno un‘area di superfi cie diversa tra<br />
loro. Il rettangolo più grande agisce sulle valvole di controllo che possiedono<br />
una forza maggiore. Per questo che gode di maggiore priorità.<br />
Di solito, le valvole di direzione vengono ripristinate nella loro posizione<br />
di partenza tramite l‘ausilio di una molla meccanica. Altre volte, invece,<br />
vengono utilizzate molle ad aria. Queste molle vengono rappresentate<br />
sul lato destro da un triangolo rivolto verso l‘interno.<br />
Nell elettropneumatica i controlli valvolari di direzione vengono spostati<br />
spesso per mezzo di segnali elettrici. I solenoidi, necessari per questo<br />
tipo di operazione, vengono rappresentati da rettangoli con una barra<br />
diagonale al loro interno. Le valvole più piccole vengono comandate in<br />
maniera diretta dai solenoidi.<br />
Nelle valvole piu grandi la forza dei solenoidi viene amplifi cata dal pilota<br />
di controllo. Il suo simbolo è collocato tra i simboli dei solenoidi. Il triangolo<br />
vuoto signifi ca che il pilota di controllo è azionato attraverso l‘utilizzo<br />
d‘aria compressa.<br />
In molte valvole di controllo di direzione il pilota di controllo è fornito d‘aria<br />
compressa attraverso le valvole stesse. Questo però non è sempre possibile.<br />
Quindi il pilota di controllo delle valvole deve essere fornito d´aria<br />
compressa per mezzo di una sorgente esterna. Essa viene rapresentata<br />
da una piccola linea che rappresenta la connessione dell‘aria compressa<br />
al bottone del triangolo del pilota di controllo.<br />
Valvole a funzione elettrica hanno un attuatore manuale aggiuntivo,<br />
che offre la possibilità di azionarle manualmente in caso di mancanza<br />
di energia elettrica oppure di problemi relativi al dispositivo. Siccome<br />
l´azionamento manuale deve essere eseguito dall‘operatore, il suo simbolo<br />
è lo stesso adoperato per le valvole che utilizzano la forza muscolare.<br />
Questo viene indicato sul simbolo del pilota di controllo, mentre, in quelle<br />
senza, viene indicato direttamente sulle valvole.<br />
„A locking version“ del pilota di controllo puo essere anche implementato.<br />
Esso viene indicato con una piccola tacca nel simbolo.<br />
Nelle valvole a tre posizioni di cambio, la posizione intermedia puo essere<br />
occupata da una molla centrata. Percio vengono aggiunte due molle sulla<br />
destra e sulla sinistra delle valvole di controllo direzionale.
Tecnica pneumatica<br />
1.6.3 La denominazione delle connessioni<br />
Minos<br />
Nel passato, le connessioni delle valvole venivano rappresentate in lettere.<br />
Mentre, nella DIN ISO 5599 vengono utilizzate le cifre. Tutte le altre<br />
valvole devono essere designate con i numeri corrispondenti alle valvole<br />
di controllo di direzione. Poichè le componenti pneumatiche hanno una<br />
lunga durata, è necessario denotare le lettere.<br />
La connessione dell‘aria compressa viene indicata con il numero 1. Le<br />
connessioni operative hanno il numero 2. Se abbiamo più connessioni<br />
operative, esse verranno designate, seguentemente al loro valore, con<br />
un numero pari, vale a dire 4. Lo stesso vale anche per le connessioni<br />
di scarico d‘aria, ma attraverso l‘utilizzo di numeri dispari, quindi 3 e 5.<br />
La freccia all‘interno del simbolo indica il fl usso di direzione. In un controllo<br />
valvolare di direzione 5/2, in posizione di partenza, l‘aria compressa<br />
passa sempre dalla connessione 1 alla connessione 2. Questo passaggio<br />
è valido anche quando viene applicata la pressione sul controllo destro<br />
di connessione. Quindi il controllo destro della connessione d‘aria viene<br />
rappresentato con 12.<br />
La connessione di controllo situata a sinistra muove la valvola di controllo<br />
di direzione su un‘altra posizione di cambio. Così facendo la connessione<br />
d‘aria compressa 1, e la connessione operativa 4, vengono connesse<br />
insieme. La connessione di controllo viene indicata con 14.<br />
In una valvola di controllo di direzione 3/2 la posizione sinistra connette<br />
l‘aria compressa 1 con la connessione singola operativa 2. Perciò sulla<br />
connessione sinistra apparirà il numero 12. Nella posizione destra l‘aria<br />
compressa rimane sconnessa. Il controllo destro dell‘aria viene designato<br />
con 10.<br />
Y<br />
A<br />
Y Z<br />
P R<br />
A B<br />
R<br />
P S<br />
Figura 22: denominazione delle connessioni<br />
Z<br />
14<br />
2<br />
12 10<br />
1 3<br />
4 2<br />
5<br />
1 3<br />
12<br />
39
40<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
1.6.4 I principi di costruzione delle valvole di controllo di direzione<br />
Ci sono diversi modelli di costruzione delle valvole di controllo di direzione<br />
pneumatiche. È possibile distinguere due principi base di costruzione.<br />
L‘otturazione delle valvole con sede viene eseguita con delle piastre,<br />
sfere o corpi a sfera. Le superfi ci degli otturatori vengono molto spesso<br />
corredate in plastica.<br />
L´aria compressa spinge l‘otturatore verso la superfi cie di otturazione.<br />
When the sealing wears out it will be pressed more towards the<br />
sealing surface. Le valvole con sede sono considerate per questo ottimi<br />
„sigilli“. Esse richiedono una forza lavorativa relativamente grande, che<br />
richiede anche l‘utilizzo della pressione.<br />
Le posizione di blocco e le posizioni di passaggio necessitano di una<br />
costruzione differente rispetto alle valvole, a causa dell´infl uenza della<br />
pressione.<br />
Quando vengono azionate le valvole con sede esse accumulano rapidamente<br />
una larga area di sezione del fl usso. „The switching step is<br />
short“. Costruzioni semplici hanno un intersezione e permettono all‘aria<br />
compressa di passare direttamente nel foro di ventilazione per un breve<br />
periodo di tempo.<br />
2 (A)<br />
1 (P)<br />
3 (R)<br />
Figura 23: valvola con sede (immagine di: BoschRexroth)
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
Le valvole ad otturatore hanno una dimensione costruttiva relativamente<br />
piccola. Esse vengono usate maggiormente con fl ussi di bassa portata,<br />
come ad esempio nei trasmettitori di segnali. Esistono diversi tipi di soluzioni<br />
costruttive che riducono molti degli svantaggi prodotti da queste<br />
valvole.<br />
Le valvole a spola hanno un cursore a forma di pistone o piatto. Esse<br />
hanno di solito due o tre posizioni di commutazione. La tenuta può avvenire<br />
sia tra l‘elemento mobile di metallo e la sede, sia mediante quelli<br />
di tenuta interni alla cassa o montati sull‘elemento mobile.<br />
Valvole di controllo di direzione a spola in acciaio resistono a lungo nel<br />
tempo. La spola a pistone può muoversi molto facilmente. Nelle valvole<br />
di controllo di direzione senza molla di ritorno la resistenza d‘attrito<br />
viene incrementata dagli anelli di tenuta. Queste serve a prevenire<br />
un‘azionamento indesiderato delle valvole.<br />
I costi di fabbricazione delle valvole a controllo di direzione con spola<br />
in acciaio sono maggiori, a causa della loro accurata fabbricazione.<br />
L‘otturatore di metallo permette all‘aria compressa di passare nella<br />
connessione bloccata.<br />
3 (R)<br />
1 (P)<br />
2 (A)<br />
1 (P)<br />
3 (R)<br />
Figura 24: valvole a spola (immagine di: BoschRexroth)<br />
41
42<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
Le valvole a spola con anelli elastici di tenuta vengono utilizzati frequentemente.<br />
Questi vanno lubrifi cate con il grasso e necessitano d‘aria<br />
compressa senza olio.<br />
Le impurità all‘interno dell‘aria compressa causano il deterioramento<br />
degli anelli. L‘utilizzo dell‘aria compressa deve adempiere alle specifi cità<br />
necessarie alle valvole di direzione. L´aria compressa che contiene<br />
polvere diminuisce la vita operativa delle valvole a direzione moderne.<br />
Le valvole a spola non hanno intersezioni per via della loro morfologia<br />
costruttiva. Il carrello deve coprire una corsa relativamente lunga per aprire<br />
o bloccare le connessioni. Attraverso un‘attività lenta le connessioni<br />
possono essere sbloccate soltanto in modo graduale.<br />
Le forze operative per le valvole a spola sono molto piccole e indipendenti<br />
dalla pressione. Nelle valvole che dispongono della molla di ritorno<br />
la loro forza deve prevalere prima di tutto sulla forza elastica. In altre<br />
valvole invece, che non possiedono la molla, soltanto la forza di attrito<br />
deve essere superata.<br />
L‘intercambiabilità delle connessioni nelle valvole a spola consente che<br />
esse siano utilizzate in posizione di blocco o in posizione di passaggio.<br />
1.6.5 Tipi di costruzione delle valvole a controllo di direzione<br />
Le valvole a controllo di direzione vengono contrassegnate dal numero<br />
di connessione e dal numero delle posizioni di commutazione. Il tipo più<br />
semplice è la valvola di controllo di direzione 2/2.<br />
Queste valvole di solito si arrestano in posizione di riposo. Attraverso la<br />
loro attività il fl usso d‘aria passa dalla connessione di entrata a quella<br />
d‘uscita. Il ritorno alla posizione di partenza avviene per mezzo di una<br />
molla. La maggior parte delle valvole di controllo di direzione 2/2 sono<br />
valvole a sede sferica o piana.<br />
Le valvole con sede lavorano come le valvole di controllo in posizione di<br />
riposo, ed è per questo che a volte viene utilizzato il simbolo nel riquadro<br />
della posizione bloccata invece che bloccare entrambe le connessioni.<br />
Le valvole di controllo di direzione di tipo 3/2 operano su cilindri a semplice<br />
effetto. Quando la valvola è bloccata, quindi in posizione di riposo,<br />
il cilindro a semplice effetto si trova in posizione di partenza. L‘attività<br />
delle valvole di controllo di direzione permette all‘aria compressa di fl uire<br />
e di muovere il cilindro. Quando le valvole di tipo 3/2 vengono disattivate<br />
l‘aria compressa rifl uisce dal cilindro verso le valvole, e infi ne fuoriesce<br />
passando attraverso il foro di ventilazione.
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
Le valvole di tipo 3/2 vengono utilizzate spesso come elementi per trasmettere<br />
segnali. In questo caso l‘aria compressa agisce sul controllo<br />
d‘aria di una valvola pneumatica di direzione, invece che su di un cilindro.<br />
Questo permette alle valvole di tipo 3/2, di piccole dimensioni, di<br />
azionare valvole a controllo di direzione di dimensioni maggiori. Questo<br />
tipo di valvole possono essere collocate distanti dalle valvole principali.<br />
Le tubazioni sulle connessioni di controllo dell‘aria, delle valvole principali,<br />
vengono indicate come tubazioni di controllo. Nei diagrammi vengono<br />
rappresentate con una linea tratteggiata. Esse non devono essere più<br />
lunghe di 10 metri.<br />
Le valvole a controllo di direzione 3/2 sono disponibili come valvole con<br />
sede o a bobina. Una costruzione speciale è la valvola a bobina manuale,<br />
che può essere usata per azionare l‘aria compressa. Per questo viene<br />
usato un manicotto che può essere spostato su una valvola. A seconda<br />
della posizione di commutazione le connessioni comunicano tra di loro,<br />
attraverso un condotto di scarico, oppure la connessione dell‘aria compressa<br />
è bloccata e l‘altra connessione viene aperta alla circostante area.<br />
Figura 25: valvola a bobina manuale (immagine di: BoschRexroth)<br />
3 (R)<br />
1 (P) 2 (A)<br />
43
44<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
Per poter operare su cilindri ad effetto doppio con due connessioni d‘aria<br />
compressa sono necessarie due valvole di controllo di direzione con due<br />
connessioni operative. Nelle valvole di controllo di tipo 4/2, una delle due<br />
connessioni d‘uscita è la pressione diretta. La pressione viene applicata<br />
sulla seconda uscita quando la valvola di controllo viene spostata sull‘altra<br />
posizione.<br />
Le valvole del tipo 4/2 hanno un solo foro di ventilazione comune. Queste<br />
di solito sono le valvole con sede. Esse rappresentano in generale una<br />
combinazione di due valvole del tipo 3/2, una con la posizione di blocco<br />
inattiva e l‘altra in posizione di riposo. Le valvole di controllo di direzione<br />
4/2 sono provviste di interruttori simultanei su entrambe le valvole.<br />
È chiaro che un cilindro a effetto doppio può funzionare anche usando<br />
due controlli di valvole di direzione del tipo 3/2. Quando entrambe le<br />
valvole a controllo di direzione vengono azionate simultaneamente, esse<br />
operano su di un cilindro ad effetto doppio come le valvole a controllo di<br />
direzione del tipo 4/2.<br />
Ad ogni modo, ci sono due ulteriori connessioni possibili quando si impiega<br />
con un cilindro ad effetto doppio, usando due valvole di controllo<br />
di direzione 3/2. Si applica la pressione a ciascuna delle due valvole di<br />
direzione 3/2, che aziona lo spostamento del cilindro a doppio effetto con<br />
una forza di piccola entità dovuta alla differente superfi cie dei pistoni.<br />
2 (B)<br />
1 (P)<br />
3 (R)<br />
Figura 26: valvole a controllo di direzione 4/2 (immagine di: BoschRexroth)<br />
4 (A)<br />
3 (R)<br />
1 (P)
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
Oppure entrambe le valvole 3/2 vengono commutate senza pressione. In<br />
questo caso il cilindro può muoversi liberamente. Questo procedimento<br />
viene usato anche in alcuni tipi speciali di connessione.<br />
Le valvole a controllo di direzione pneumatica 4/2 hanno spesso la costruzione<br />
di una valvola con sede. Esse non vengono usate quasi mai nella<br />
pneumatica a causa della rilevante forza di azionamento che richiedono.<br />
Nella pneumatica, si azionano di solito cilindri a doppio effetto per mezzo<br />
delle valvole di controllo di direzione 5/2. Queste sono valvole a bobina<br />
con due connessioni di adduzione dell‘aria. In molte di queste valvole<br />
l‘aria di scarico di ognuna delle connessioni di adduzione dell‘aria può<br />
essere azionata separatamente.<br />
Le valvole 5/2, così come altri tipi, possono essere riportate alla posizione<br />
di partenza attraverso una molla. Queste valvole vengono chiamate anche<br />
valvole di controllo di direzione monostabili. Ma vi sono anche alcuni tipi<br />
in grado di mantenere tutte e due le posizioni di commutazione. Nella<br />
pneumatica, queste valvole sono chiamate valvole ad impulso, perchè<br />
il loro azionamento viene eseguito da un breve impulso su di una delle<br />
due connessione di controllo.<br />
Le valvole ad impulso non hanno una vera e propria posizione di riposo.<br />
Esse mantengono la posizione ultima durante il loro utilizzo. Per questo<br />
vengono chiamate anche memorie pneumatiche.<br />
14<br />
5 4 1 2 3 12<br />
Figura 27: valvole a controllo di direzione 5/2 (immagine di: BoschRexroth)<br />
45
46<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
Le valvole a controllo di direzione con molla di ritorno di tipo 5/2 e le valvole<br />
ad impulso, sono anche usate nell‘elettropneumatica. Queste valvole<br />
possiedono uno o due solenoidi, e per questo sono anche più costose.<br />
Siccome la funzione di immagazzinaggio di segnali, nei sistemi di controllo<br />
elettropneumatici, viene svolto in prevalenza dal circuito elettronico del<br />
sistema, si privilegiano le valvole di controllo di direzione con molla di<br />
ritorno. Le valvole ad impulso vengono usate soltanto se la valvola deve<br />
mantere la sua posizione in mancanza di energia. Questo è necessario,<br />
ad esempio, se si utilizza un cilindro per bloccare un pezzo in lavorazione.<br />
Il problema della sovrapposizione di segnale si riscontra anche nelle<br />
valvole ad impulso, che operano sui sistemi elettronici. Questo deve<br />
essere preso in considerazione durante la costruzione di sistemi di controllo<br />
elettrici.<br />
Le valvole di controllo 5/3, a differenza delle 5/2, possiedono una ulteriore<br />
posizione di commutazione, ovvero la posizione intermedia. Le valvole di<br />
controllo operanti sui sistemi pneumatici ed elettrici, del tipo 5/3, si spostano<br />
sulla posizione intermedia attraverso l´attivazione delle due molle.<br />
Il fermo su una sola posizione di commutazione è possibile solo con una<br />
valvola a controllo direzionale del tipo 5/3 a leva.<br />
14<br />
5 4 1 2 3 12<br />
Figura 28: valvole a controllo di direzione 5/3 (immagine di: BoschRexroth)
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
La memorizzazione dei segnali nelle valvole ad impulso è molto importante<br />
in moltissimi sistemi pneumatici di controllo. Pertanto, le valvole ad<br />
impulso non sono solo impiegate per l‘azionamento diretto dei cilindri ,<br />
ma anche negli stessi sistemi di controllo. Poichè i sistemi di controllo,<br />
di solito operano con piccole portate, per essi, in generale, s‘impiegano<br />
valvole ad impulso di piccole dimensioni.<br />
Quando la commutazione dell‘aria viene aperta, la valvola ad impulso<br />
può trovarsi in una posizione che provoca lo spostamento immediato<br />
del cilindro. Perciò può essere necessario, specialmente in sistemi di<br />
controllo di rilevanti dimensioni, mandare una serie di impulsi alla valvola<br />
per portarla nella richiesta posizione di partenza dopo aver inviato l‘aria<br />
compressa ai cilindri.<br />
Nelle valvole ad impulso entrambe le superfi ci dei pistoni nelle connessioni<br />
di controllo dell‘aria sono uguali. Perciò in essa l‘applicazione di<br />
un segnale di controllo ad entrambe le connessioni d‘aria può causare<br />
problemi. In questo caso la valvola ad impulso può rilevarsi impossibilitata<br />
di commutare la posizione.<br />
La sistuazione che si verifi ca quando il segnale viene inviato ad entrambe<br />
le connessioni d‘aria in una valvola ad impulso viene defi nita sovrapposizione<br />
di segnale. Questa condizione può essere evitata mediante un<br />
opportuno controllo. In ogni modo vengono impiegate valvole ad impulso<br />
con area dei pistoni leggermente diverse sulla connessione di controllo<br />
dell‘aria.<br />
In questo caso il segnale applicato alla connessione con area del pistone<br />
maggiore ha una priorità maggiore. Le valvole ad impulso con aree disuguali<br />
dei pistoni sulle connessioni di controllo dell‘aria vengono defi nite<br />
valvole differenziali. Tali valvole si adoperani di solito solo come valvole<br />
pneumatiche comandate ad impulsi.<br />
Bisogna considerare che nelle valvole pneumatiche a controllo direzionale<br />
che impiegano una molla di riposizionamento, la pressione nelle<br />
connessioni di controllo dell‘aria dovrebbe essere suffi cientemente alta<br />
per spostare il cursore superando la resistenza della molla.<br />
Nelle valvole a controllo direzionale 5/2 la pressione viene applicata ad<br />
una delle due connessioni. Se il cilindro nella posizione di partenza deve<br />
essere ulteriormente spostato, è suffi ciente scambiare le due posizioni<br />
operative. Pertanto le valvole a controllo direzionale di tipo 5/2 non<br />
vengono chiarifi cate in base alla posizione di riposo (posizione di riposo<br />
bloccata e posizione di riposo aperta).<br />
Le valvole a controllo direzionale 5/2 possono anche essere usate per<br />
azionare i cilindri a semplice effetto. IN questo caso una delle connessioni<br />
di uscita della valvola è chiusa da un tappo cieco e l‘altra è collegata al<br />
cilindro. Questa soluzione può essere adottata per sostituire una valvola<br />
direzionale di tipo 3/2.<br />
47
48<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
Tutte e due le posizioni esterne, nelle valvole di controllo di direzione<br />
5/3, hanno la stessa funzione di quelle 5/2. Le posizioni intermedie vengono<br />
usate ad esempio per poter chiudere la pressione di entrambe le<br />
connessioni in modo da arrestare i cilindri.<br />
Generalmente si trovano tre posizioni intermedie differenti, nelle valvole<br />
di controllo 5/3. La posizione intermedia di blocco viene usata più frequentemente,<br />
mentre tutte e cinque le connessioni sono bloccate l’una<br />
con l’altra. Questo rende possibile l’arresto del cilindro durante la sua<br />
corsa, tra tutte e due le posizioni.<br />
Un‘altra posizione intermedia unisce le connessioni operative con quelle di<br />
ventilazione. In questo caso non viene applicata la pressione sul cilindro,<br />
in grado di muoversi liberamente.<br />
La terza posizione applica in modo simultaneo la pressione completa<br />
su entrambe le connessioni. In questo caso un cilindro normale con un<br />
pistone a stelo riesce a funzionare con l’applicazione di una leggera forza.<br />
Cilindri con uguali superfi ci dei pistoni, come ad esempio i cilindri a banda<br />
o i cilindri con lo stelo che agisce attraverso il pistone, non si muovono<br />
poichè la pressione è applicata ad entrambe le camere.<br />
In molte serie di costrzttive vengono prodotte soltanto le valvole del tipo<br />
5/3 con la posizione di blocco intermedia. Le altre due posizioni intermedie<br />
vengono realizzate di solito con le valvole del tipo 3/2.<br />
Figura 29: posizioni intermedie delle valvole 5/3
Tecnica pneumatica<br />
1.6.6 Controllo pilota per le valvole a controllo di direzione<br />
Minos<br />
Valvole di grandi dimensioni necessitano anche di grandi forze per<br />
l‘azionamento. Il controllo pilota permette a queste valvole di operare<br />
normalmente e di garantire il loro corretto funzionamento, attraverso<br />
l’amplifi cazione della forza.<br />
È possibile trovare il controllo pilota anche nelle valvole meccaniche di<br />
controllo di direzione, ma viene usato maggiormente nelle valvole ad<br />
azionamento elettrico, perchè capaci di lavorare utilizzando piccoli solenoidi.<br />
Essi infatti consumano meno energia e producono meno energia<br />
di residuo.<br />
Il controllo pilota è una piccola valvola di controllo di direzione del tipo<br />
3/2. Essa è collegata direttamente con la connessione di controllo d’aria<br />
compressa della valvola principale. La messa in moto della valvola di<br />
controllo pilota applica la pressione sulla valvola principale, cambiandone<br />
la sua posizione.<br />
L’aria compressa necessaria per le valvole di controllo pilota, viene<br />
erogata attraverso un piccolo condotto, che si dirama dalla connessione<br />
d’aria compressa della valvola principale. Perciò, l’attivazione di questa<br />
valvola è possibile soltanto applicando la pressione alla connessione<br />
d’aria compressa.<br />
3 (S)<br />
2 (B)<br />
1 (P)<br />
4 (A)<br />
5 (R)<br />
Figura 30: valvola a controllo di direzione con controllo pilota (immagine di: BoschRexroth)<br />
49
50<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
Le valvole, che ricevono l’energia dalla connessione d’aria compressa<br />
della valvola principale, sono chiamate valvole di autocontrollo. Utilizzando<br />
queste valvole è impossibile applicare una piccola pressione,<br />
oppure il vuoto, sulla valvola principale, perchè una minima pressione è<br />
necessaria alla connessione di controllo d’aria per assicurarne il corretto<br />
azionamento.<br />
Nelle valvole a controllo di direzione, controllate dall‘esterno, il controllo<br />
pilota eroga area compressa da una fonte esterna, così da permettere<br />
che la fuoriscita della pressione sia indipendente dalla pressione della<br />
valvola principale. Perciò, la valvola può essere azionata anche, quando<br />
la pressione non viene applicata dalla valvola principale. E‘ possibile la<br />
applicazione di una piccola pressione o di un vuoto.<br />
Un piccolo trattino sul simbolo del controllo pilota delle valvole, indica<br />
che la pressione viene erogata da una fonte esterna.<br />
Ad ogni modo, le valvole ad auto controllo, sono usate frequentemente.<br />
In molte serie costruttive è possibile la ricostruzione del sistema che fornisce<br />
pressione al controllo pilota. Tale ricostruzione però deve essere<br />
ben documentata, in maniera da permettere una corretta sostituzione<br />
delle valvole.<br />
Figura 31: valvole esterne a controllo di direzione (immagine di: BoschRexroth)<br />
14<br />
5<br />
4<br />
1<br />
2<br />
3
Tecnica pneumatica<br />
1.6.7 Unità terminali delle valvole<br />
Foto 32: Sistema terminale delle valvole<br />
Minos<br />
Ci sono due possibilità, per il posizionamento delle valvole di controllo<br />
all‘interno di un sistema. Da una parte, le valvole di controllo vengono collocate<br />
vicino ai cilindri, in modo da ridurre la lunghezza della connessione.<br />
Le condutture più corte permettono il risparmio dell‘aria compressa, nella<br />
azione di svuotamento e riempimento.<br />
Dall‘altra invece le valvole a controllo di direzione vengono posizionate<br />
in posizione centrale all‘interno di un sistema. Questo viene fatto per<br />
una migliore manutenzione di esse ed un miglior controllo degli errori.<br />
Ma per questo occorreranno condutture molto lunghe per connettere le<br />
valvole ai cilindri.<br />
I cilindri vengono montati prima su un terminale d‘assemblaggio, sul<br />
quale sono già predisposte le connessioni dell‘aria compressa e dell‘aria<br />
di scarico. Il terminale possiede un supporto comune d‘aria compressa e<br />
una connessione comune d‘aria di scarico fornita di silenziatore.<br />
I conduttori elettrici dei solenoidi sono connessi ad un unico distributore,<br />
che è connesso a sua volta, attraverso un conduttore multiplo, con una<br />
centralina.<br />
51
52<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
Il terminale rende possibile l‘utilizzo di una sola alimentazione di aria<br />
compressa per più valvole. Inoltre si risparmia tempo, circa il montaggio,<br />
e le valvole possono essere sostituite in maniera semplice.<br />
Se è necessaria l‘espansione del terminale, in modo da permettere la<br />
connessione di più valvole, è possibile collegare ulteriori connessioni al<br />
terminale. Gli attacchi vuoti vengono sigillati mediante piattine<br />
Le valvole vengono generalmente ordinate, secondo il sistema terminale,<br />
in valvole con attacco a tubo e con attacco fl angiabile. Le valvole con<br />
attacco fl angiabile hanno tutte le loro connessioni dirette verso il basso.<br />
Esse possono essere smontate senza disconnettere i tubi e le condutture.<br />
Le valvole con gli attacchi a tubo hanno le loro connessioni rivolte verso<br />
l‘alto. Prima di essere smontate entrambe le connessioni devono essere<br />
liberate e riconnesse in un secondo momento. Poichè, nella valvola<br />
con attacco a tubo, l‘aria compressa non viene disturbata, essa ha una<br />
portata maggiore di quella delle valvole con attacco con fl ange della<br />
stessa misura.<br />
Foto 33: terminale con le valvole con attacco fl angiabile
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
Nei sistemi terminali moderni non vengono integrate soltanto connessioni<br />
d‘aria compressa, ma anche le connessioni elettriche dei solenoidi.<br />
Questo riduce il tempo d‘istallazione e di smontaggio.<br />
Nei terminali, i contatti dei solenoidi vengono connessi con cavi multipolari.<br />
Il terminale delle valvole può essere connesso facilmente con una<br />
centralina utilizzando un conduttore multipolare.<br />
Ia connessione del cavo multipolare può essere sostituita da un sistema<br />
bus di connessione. Questo permette di connettere il terminale direttamente<br />
con SPS via segnale digitale.<br />
Il terminale delle valvole può essere classifi cato per differenti valori di<br />
pressione. L‘alimentazione dell‘aria compressa può essere bloccato per<br />
mezzo di separatori. Queste permette di applicare pressioni differenti a<br />
ciascun lato del terminale.<br />
Nei terminali che possiedono tre livelli di pressione deve essere installata,<br />
una piastradi alimentazione al posto di una valvola di livello intermedio.<br />
Questo permettedi alimentare la pressione dal lato superiore. Le piastre<br />
di supporto vengono usate anche quando una grande quantità d‘aria<br />
compressa deve essere applicata allo stesso tempo al terminale delle<br />
valvole o quando l‘aria di scarico deve fuoriscire più velocemente.<br />
Foto 34: terminale con le valvole con connessione a tubo<br />
53
54<br />
Minos<br />
1.7 Le valvole di blocco<br />
1.7.1 Valvole di ritegno<br />
Tecnica pneumatica<br />
1.7.2 Valvole di scappamento rapido<br />
Le valvole di blocco vengono utilizzate per arrestare il fl usso in una direzione,<br />
per dirigerlo verso un‘altra direzione. Raramente queste valvole<br />
vengono combinate insieme ad altre.<br />
Una valvola di ritegno (non-return valve) è composta da un corpo che<br />
viene premuto verso il centro attraverso una molla. Queste valvole si<br />
arrestano in mancanza di pressione. Una valvola di ritegno di tipo semplice<br />
possiede due connessioni e l‘aria compressa può passare soltanto<br />
in una direzione.<br />
Tuttavia ci sono anche valvole di ritegno di tipo sbloccabile. Esse predispongono<br />
di una terza connessione per il controllo d‘aria, alla quale,<br />
se viene applicata la pressionele valvole di ritegno si spostano nella<br />
direzione di blocco.<br />
Le valvole di ritegno sbloccabili possono essere utilizzate ad esempio per<br />
prevenire l‘improvviso movimento di un cilindro a carico in caso di guasto<br />
nelle condutture. Per poter connettere le valvole di ritegno sbloccabili ai<br />
cilindri, senza l‘ausilio di condutture, vengono utilizzate giunture speciali.<br />
Il cilindro può correre soltanto quando viene applicato un segnale sulla<br />
connessione di controllo d‘aria.<br />
Le valvole di scappamento rapido vengono utilizzate per aumentare la<br />
velocità del cilindro e del pistone. Esse devono essere collocate il più<br />
vicino possibile ai cilindri. Esse danno il loro massimo quando vengono<br />
avvitate direttamente sulla connessione cilindri.<br />
Quando l‘aria compressa arriva ai cilindri, „leak-proof element“ chiude<br />
il foro di ventilazione e l‘aria passa attraverso l‘uscita. Durante la ventilazione<br />
del cilindro „the leak-proof element“ viene spostato su un‘altra<br />
posizione. Il foro di ventilazione è aperto e l‘aria compressa passa dal<br />
cilindro verso l‘esterno attraverso il foro di ventilazione delle valvole di<br />
scappamento rapido.<br />
Poichè l‘aria compressa non deve passare più attraverso le valvole di<br />
controllo di direzione permette al cilindro di lavorare in maniera più veloce<br />
aumentandone la velocità del suo pistone.<br />
Lo scappamento rapido dell‘aria produce un rumore sottile. Il problema<br />
è risolvibile istallando un silenziatore.
Tecnica pneumatica<br />
1.7.3 Valvole di ritegno alternate<br />
1 (P)<br />
2 (A)<br />
Figura 35: valvole di scappamento rapido (immagine di: BoschRexroth)<br />
3 (R)<br />
Minos<br />
Una valvola di ritegno alternata possiede due connessioni di entrata<br />
equivalenti e una connessione d‘uscita. Esse vengono usate per la combinazione<br />
logica del segnale.<br />
Se viene applicata la pressione su di una di queste entrate essa arriva<br />
fi no alla connessione d‘uscita. L‘altra connessione d‘entrata vieneviene<br />
bloccata da un „leak-proof body“, in modo che la pressione non fuoriesca<br />
dalla seconda entrata.<br />
Quando la pressione viene applicata su tutte e due l‘entrate simultaneamente,<br />
lo stato del „leak-proof body“ è indefi nito. Questo condotta<br />
corrisponde ad una funzione logica OR.<br />
Se venissero applicate due pressione differenti nelle connessioni di<br />
entrata, sarà la pressione più grande ad essere apllicata all‘uscita. È<br />
possibile connettere insieme più valvole di ritegno, in modo da poter<br />
combinare diversi segnali.<br />
Queste valvole non dispongono di un foro di ventilazione. Una volta<br />
spento il segnale la pressione deve essere rilasciata attraverso le valvole<br />
di controllo di direzione.<br />
55
56<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
1.7.4 Valvole a pressione doppia<br />
Le valvole a pressione doppia possiedono due connessioni d‘entrata,<br />
equivalenti tra loro, ed una d‘uscita. Anch‘esse, come le valvole di ritegno<br />
alternate, vengono usate per la combinazione dei segnali.<br />
Applicando la pressione su di una delle due entrate, essa preme „the<br />
leak-proof body“ verso la superfi cie „sealing“ e blocca la valvola. Se il<br />
segnale (la pressione) viene applicata sull‘altra connessione la valvola<br />
bloccherà l‘altra entrata.<br />
Soltanto apllicando simultaneamente la pressione su tutte e due l‘entrate,<br />
la pressione raggiungerà l‘uscita. Questo processo viene defi nito funzione<br />
AND.<br />
La funzione AND non rappresenta una funzione sicura. Quindi è necessario<br />
l‘ausilio di un „two-hand safety“, dove due bottoni devono essere<br />
premetu a distanza di mezzo secondo.<br />
Le valvole a pressione doppia possono essere usate soltanto per le<br />
combinazioni logiche di segnale.<br />
2 (A)<br />
1 (E 1 ) 1 (E 2 )<br />
Figura 36: valvola di ritegno alternata (immagine di: BoschRexroth)
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
Se vengono applicate due pressioni di valore differente, sulle valvole a<br />
pressione doppia, soltanto la pressione minore verrà applicata all‘uscita.<br />
Questo potrebbe essere un problema quando vengono combiati insieme<br />
più segnali.<br />
Quindi è necessario ricorrere all‘utilizzo delle valvole pneumatiche di<br />
controllo di direzione 3/2, per combinare i segnali a pressione differente. Il<br />
segnale più piccolo viene utilizzato per spostare sulla valvola di controllo<br />
di direzione, quello più grande viene applicato sull‘uscita di queste.<br />
Quando si utilizzano le valvole a pressione doppia per operare sulle valvole<br />
ad impulso, una pressione bassa è suffi ciente per per poter azionare<br />
le valvole ad impulso. In questo caso devono essere utilizzate valvole a<br />
doppia pressione con interruttori piccoli e veloci.<br />
2 (A)<br />
1 (E 1 ) 1 (E 1 )<br />
Figura 37: valvole a pressione doppia (immagine di: BoschRexroth)<br />
57
58<br />
Minos<br />
1.8 Flow valves<br />
Tecnica pneumatica<br />
The fl ow valves control the volume fl ow and consequently the speed of<br />
pneumatic drives. In a choke the section area decreases continuously.<br />
This allows to decrease the fl ow continuously in a simple way, which is<br />
considered advantageous in the pneumatics.<br />
Chokes have two connections. They can be installed inside the pipelines<br />
or screwed directly in the threaded holes of the valves. Chokes have the<br />
same working in both fl ow directions.<br />
In directional control valves with two separated exhaust air holes two<br />
chokes can affect the exhaust fl ows separately. This allows to adjust the<br />
cylinders speed individually in each direction. In many directional control<br />
valves the chokes are installed permanently in the exhaust air holes.<br />
A choke is represented with a rectangle. Two curved lines symbolize the<br />
narrowed area. An arrow on the symbol means that the choke is adjustable.<br />
1 (A) 2 (B)<br />
Bild 38: Drosselrückschlagventil (Bild: BoschRexroth)
1.8.1 Check choke valves<br />
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
The chokes must be placed as close as possible to the cylinder, otherwise<br />
the pipelines will act as additional volume. Especially suitable is to<br />
screw the chokes directly in the compressed air connections of the cylinder.<br />
A check valve is installed parallel to the choke in order to make it<br />
work in one direction only.<br />
In a check choke valve the volume fl ow is throttled in the blocking direction<br />
of the check valve. In the other direction the check valve is open and<br />
the compressed air can pass through the check choke valve without<br />
throttling.<br />
The symbols of a choke and a check valve are surrounded with a dashpoint<br />
line. This indicates that both components represent one structural<br />
unit. The throttling direction is usually from connection 1 to connection 2.<br />
There are two principle methods for throttling. The incoming air throttling<br />
means that the compressed air that fl ows into the cylinder is throttled. A<br />
slip-stick effect can appear at slow motion speeds. This means that the<br />
cylinder runs out a little then stops until enough compressed air fl ows in<br />
again.<br />
Because of this irregular motion the incoming air throttling should be<br />
used only with very small cylinders and single-action cylinders. The returnspring<br />
in these cylinders damps the jerks.<br />
The outgoing air throttling is the throttling of the compressed air that<br />
fl ows out of the cylinder. Since full pressure is applied to the other piston<br />
side the piston is pneumatically fi xed. This makes the cylinders motion<br />
considerably smoother.<br />
Because of this smooth motion the outgoing air throttling should be used<br />
as far as possible. Only very small cylinders with short strokes doesn’t<br />
have enough pressure buildup for throttling at the ventilation side.<br />
When installing screw-in constructions of check choke valves the throttling<br />
direction must match the desired throttling type. In order to avoid<br />
any possibility of confusion, different constructions for incoming and<br />
outgoin gair throttling are available.<br />
Check choke valves for Incoming and outgoing air throttling should be<br />
never used together at both compressed air connections of a doubleaction<br />
cylinder. In this case both chokes will work in the same direction<br />
while the other direction will be without throttling.<br />
59
60<br />
Minos<br />
1.9 Valvole di pressione<br />
Tecnica pneumatica<br />
Le valvole di pressione infl uenzano la pressione e di consequenza la forza<br />
dei pneumatici. Una delle valvole di pressione, che può essere trovata in<br />
ogni unita di mantenimento, e la valvola di controllo di pressione. Questa<br />
valvola permette di modifi care la pressione dell intero sistema.<br />
Se qualche parte del sistema richiede una pressione minore allora e possibile<br />
usare le valvole di pressione. In effetti esse sono valvole di riduzione<br />
della pressione. Esse hanno bisogno di una determinata pressione che<br />
viene ridotta e applicata all uscita.<br />
Le valvole di riduzione di pressione vengono utilizzate anche nella pneumatica<br />
come valvole di risparmio energetico. Specialmente nei cilindri a<br />
effetto doppio, che possiedono un largo volume, non e sempre necessario<br />
generare una forza completa in entrambe le direzioni.Nella maggior<br />
parte dei casi il cilindro ha bisogno di fuoriuscire con una grande forza ,<br />
mentre per il suo rientro (corsa di ritorno) e necessaria una forza minore.<br />
In questo caso, la pressione utilizzata per la corsa di ritorno viene ridotto<br />
delle valvole di risparmio energetico. Poiche il cilindro viene riempito<br />
con aria compressa a bassa pressione il consumo e di conseguenza<br />
piu basso. Ad ogni modo le valvole di riduzione di pressione possono<br />
passare soltanto in una direzione, percio una valvola di ritegno parallela<br />
deve essere installata per passare il fl usso in direzione opposta.<br />
Le valvole di limite di pressione vengono usate nella pneumatica prima di<br />
tutto usate come valvole di sicurezza ...“at containers“.Esse normalmente<br />
sono chiuse, si aprono soltanto quando viene raggiunta la giusta pressione.<br />
Le valvole di protezione rilasciano la pressione nell‘area circostante.<br />
Le valvole di regolazione di pressione di sequenza hanno un simile<br />
funzionamento. Esse sono valvole di controllo di direzione che cambiano<br />
soltanto quando viene applicata una determinata pressione.Questa<br />
pressione, necessassaria per la loro attivazione, puo essere installata<br />
da una molla regolabile.<br />
Le valvole di pressione di sequenza possono eesere usate, ad esempio,<br />
per controllare la pressione all interno di un cilindro. La forza richiesta si<br />
puo ottenere da un cilindro soltanto quando la pressione e abbastanza<br />
alta. Percio, il cilindro puo compiere il suo rientro soltanto dopo che viene<br />
generata la forza necessaria.<br />
Nell elettropneumatica questa funzione viene eseguita dai regolatori di<br />
pressione. La forza agisce su di un diaframma, il quale preme una molla<br />
regolabile. Quando la pressione viene raggiunta il diaframma attiva un<br />
piccolo contatto che produce un segnale elettrico.Percio i regolatori di<br />
pressione vengono chiamati anche: convertitori P/E.
1.10 Altri tipi di valvole<br />
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
Gli elementi di tempo vengono usati con i sistemi di controllo dipendenti<br />
dal tempo (time-dependent). Un elemento di tempo in un controllo di<br />
sistema pneumatico assoluto consiste in una valvola di ritegno choke,<br />
un controllo di direzione 3/2 ed un piccolo serbatoio/contenitore. Dal<br />
momento che questi componenti vengono combinati in una unità, i loro<br />
simboli saranno indicati con una linea tratteggiata (dash-doted line).<br />
Quando la pressione è applicata alla connessione di controllo d‘aria,<br />
l‘aria compressa strozzata passa nel contenitore. La valvola di controllo<br />
di direzione cambia dopo che la pressione ha raggiunto un determinato<br />
valore e l‘elemento di tempo genera un segnale all‘uscita.<br />
L‘elemento di tempo può essere usato anche per spegnere i segnali. La<br />
valvola di direzione, in questo caso, viene usata in posizione di arresto<br />
di passaggio. Dopo lo scadere del tempo, regolato in precedenza, la valvola<br />
di controllo spegne la connessione tra la porta dell‘aria compressa<br />
e l‘uscita.<br />
Il tempo può essere modifi cato con il choke. È possibile regolare periodi<br />
di tempo di circa 30 secondi. ÈPossibile attaccare un manometro alla vite<br />
di connessione del contenitore, questo permette di osservare l‘icremento<br />
della pressione. Questo è molto sensato per quanto riguarda la partenza<br />
e il controllo degli errori.<br />
12 (Z) 1 (P)<br />
3(R)<br />
Figura 38: elementi di tempo (immagine di: BoschRexroth)<br />
2 (A) 3 (R)<br />
1(P)<br />
61
62<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
Gli elementi di tempo pneumatici non sono di precisione ottimale. Quando<br />
si necessita di alta precisione e per lavorare per un lungo periodo di<br />
tempo, essi non dovrebbero essere usati. Questi elementi dispongono un<br />
sistema a rotore meccanico. Una volta trascorso un determinato periodo<br />
di tempo, questi elementi iniziano a generare impulsi d‘aria compressa.<br />
Il tempo può essere osservato attraverso un apposito disply analogico.<br />
I contatori pneumatici hanno un principio di lavorazione molto simile.<br />
Gli impulsi pneumatici vengono addizionati insieme e poi mostrati sul<br />
contatore meccanico.<br />
Nell‘elettropneumatica il controllo del tempo avviene attraverso dei relè.<br />
D‘altra parte, però, quando si usano degli SPS, il periodo di tempo ed il<br />
conteggio viene determinato dal sistema di controllo.<br />
Molti sistemi di controllo, come le presse, sono pericolosi per l‘uomo.<br />
Quindi è necessario l‘utilizzo di „two-hand protection“.<br />
Per questo bisogna premere due bottoni, uno dopo l‘altro, a distanza di<br />
0,5 secondo. Questi bottoni devono essere premuti fi no alla fi ne, e per<br />
non rischiare di premeri i due bottoni contemporaneamnete, occorrerà<br />
posizionarli a distanza di sicurezza l‘uno dall‘altro.<br />
Poichè gli „elementi di tempo“ sono molto sensibili alla polvere e<br />
al‘eccesso d‘olio nell‘area compressa, non è possibile garantire operazioni<br />
senza errori.Quindi le protezioni „two-hand“ non sono suffi cienti per<br />
garantire un corretto procedimento.<br />
Tuttavia la combinazione logica dei segnali dei bottoni è ancora possibile.<br />
Nell‘elettropneumatica la combinazione logica viene eseguita di solito<br />
nella parte elettrica del sistema di controllo, oppure nella SPS.<br />
Questo vale anche per l‘indice pneumatico a catena, che veniva adoperato<br />
per operazioni di sistema di controllo sequenziale. In questi sistemi<br />
le uscite venivano azionate una ad una. Ancora oggi è possibile trovare<br />
questi vecchi sistemi di controllo.
Tecnica pneumatica<br />
1.11 Denominazione dei simboli in un diagramma<br />
Minos<br />
Ogni elemento pneumatico corrisponde ad un simbolo all´interno di un<br />
diagramma. Il supporto dell´aria compressa è situato nella parte inferiore<br />
del diagramma ed il cilindro nella parte superiore. I cilindri devono<br />
protendersi verso destra.<br />
Tutti gli elementi devono trovarsi in uno stato di „pressione applicata“. I<br />
cilindri che hanno una posizione di partenza estesa vengono rappresentati<br />
in stato di espansione.<br />
I pulsanti e le valvole che operano sui cilindri devono essere collocati nella<br />
parte inferiore del diagramma, in quanto la direzione del loro segnale si<br />
muove dal basso verso l´alto. Gli interruttori dei cilindri vengono rappresentati<br />
da trattini molto piccoli collocati al di sopra dei simboli raffi guranti<br />
i cilindri.<br />
L`etichette e le indicazioni di ogni singolo componente sono defi nite nella<br />
DIN 1219-2. Essa utilizza numeri per defi nire il circuito del diagramma,<br />
e lettere per l´identifi cazione ed il numero dei componenti.<br />
Le lettere riportate qui riportate vengono usate per i componenti singoli:<br />
A Actuators (attuatori)<br />
S Signal sensor (sensori di segnale)<br />
V Valves (valvole)<br />
Z altri componenti<br />
Gli attuatori vengono numerati da sinistra a destra: 1A, 2A, 3A etc.<br />
Tutte le valvole che appartengono al primo cilindro vengono numerate<br />
dal basso verso l´alto e da sinistra a destra: 1V1, 1V2, 1V3 etc. Così,<br />
in maniera conforme, per quanto riguarda il secondo cilindro: 2V1, 2V2,<br />
2V3 etc.<br />
The Follower rolls adoperano lo stesso numero che utilizza il cilindro al<br />
quale essi vengono fi ssati. Essi vengono indicati con 1S1, 1S2, 1V3 etc.<br />
mentre per il secondo cilindro 2S1 e 2S2.<br />
È il cilindro a determinarne la loro denominazione. In altre sistemi di<br />
etichettatura essi vengono identifi cati con i cilindri che operano sul loro<br />
segnale d uscita.<br />
Poichè le componenti di unità di mantenimento ed i supporti d`aria<br />
compressa non possono venir associati con un determinato cilindro,<br />
essi vengono preceduti da uno 0. Facendo parte della categoria Z (altri<br />
componenti), questa unità, ad esempio, può essere indicata così: 0Z1.<br />
63
64<br />
Minos<br />
0Z1<br />
Tecnica pneumatica<br />
In altri tempi venivano usati altri tipi diagrammi o gestori di etichette. È<br />
possibile, ad esempio, numerare componenti in ordine di serie.<br />
I cilindri vengono designati spesso con Z1, Z2 etc. Altri componenti che<br />
appartengono ai cilindri vengono indicati da due cifre separate da un<br />
punto.<br />
Tutti i componenti che a loro volta appartengono al primo cilindro vengono<br />
etichettati con 1.1, 1.2, 1.3 etc. Inoltre la numerazione viene eseguita<br />
anche dal basso verso l‘alto, e da sinistra verso destra. La servo valvola,<br />
che rifornisce il cilindro d‘aria compressa, può essere specialmente<br />
„pointed out“. Essa può essere indicata con 1.1 per il primo cilindro indipendentemente<br />
dalla sua posizione nel diagramma.<br />
I componenti che servono a fornire di energia un sistema, vengono indicati<br />
con 0.1, 0.2, 0.3 etc. L‘ordine di numerazione corrisponde alla direzione<br />
del fl usso di energia.<br />
La denominizione degli interruttori dei cilindri e la loro posizione deve<br />
essere presa in considerazione, indipendentemente dal sistema di gestione<br />
etichette, in modo da garantirne un‘accurata categorizzazione.<br />
1S1<br />
1 3<br />
Figura 39: Numerazione dei componenti in un diagramma<br />
2<br />
1V2<br />
1<br />
2<br />
1V1 4 2<br />
14 12<br />
5<br />
1A<br />
1 3<br />
1V3<br />
1<br />
2<br />
1S2<br />
1S2<br />
2<br />
1 3
1.12 Tecnica del vuoto<br />
Tecnica pneumatica<br />
Minos<br />
Le ventose vengono usate per il trasporto di differenti pezzi da lavoro.<br />
Esse possono trasportare pezzi da lavoro dalla superfi cie liscia, piana e<br />
dura. I pezzi non devono essere permeabili all‘aria.<br />
Le ventose servono per trasportare pezzi diffi cili da „afferrare“ meccanicamente,<br />
come „car glass, pezzi di carta in printing plants“.<br />
Le ventose lavorano con pressione negativa. Poichè la pressione atmosferica<br />
sulla superfi cie terrestre è di circa un Bar, la pressione negativa<br />
massima aumenta teoricamente anche di un Bar. In pratica, la pressione<br />
negativa è di circa 0,6 e 0,8 Bar. Essa può essere rappresentata anche<br />
in percentuale, quindi 60% e 80%.<br />
Un pezzo di lavoro può aderire alla ventosa soltanto se la pressione<br />
dell‘aria circostante è più alta della pressione tra la superfi cie e la ventosa.<br />
La forza che sostiene il pezzo di lavoro varia a seconda del valore della<br />
pressione negativa e della superfi cie effi ciente dell‘area della ventosa.<br />
„Neps“ sono applicate sulle ventose in modo da prevenire che esse non si<br />
attacchino in maniera radente al pezzo di lavoro, il quale ne diminuirebbe<br />
la superfi cie . Questo provaca facilmente anche l´allentamento del pezzo<br />
di lavoro dopo aver spento la pressione negativa.<br />
La forza della ventosa deve essere per lo meno due volte superiore a<br />
quella necessaria. Alla alta accelerazione di un pezzo di lavoro saranno<br />
necessarie misure di sicurezza.<br />
Le ventose possono suddividersi in piane e telescopiche. Le prime sono<br />
più adatte per lavorare su superfi ci verticali, in quanto meno fl essibili di<br />
quelle telescopiche, che invece sono più adatte a lavorare su superfi ci<br />
smussate.<br />
Quando si utilizzano le ventose telescopiche, attraverso l‘azionamento<br />
della pressione negativa, può verifi carsi il cosi chiamato „effetto-lifting“,<br />
dovuto dalla contrazione della parte telescopica. Durch das anheben<br />
kann somit möglicherweise auf eine zusätzliche Hubbewegung verzichtet<br />
werden.<br />
Con l‘azione di più ventose connesse in modo parallelo tra loro, si corre<br />
il rischio di rottura di una queste, che potrebbe provocare il fallimento<br />
dell‘intera pressione negativa e del distacco del pezzo di lavoro. In questo<br />
caso si possono usare valvole di fl usso, che si bloccano attraverso<br />
forti fl ussi.<br />
Le valvole di fl usso vengono assemblate di seguito alle ventose. In caso di<br />
separazione di una ventosa il fl usso d‘aria chiude la valvola mantenendo<br />
la pressione negativa all‘interno del sistema.<br />
65
66<br />
Minos<br />
Tecnica pneumatica<br />
La pressione negativa può essere generata per mezzo di una pompa a<br />
vuoto oppure da un eiettore. La prima viene usata quando è necessaria<br />
una grossa quantità di pressione negativa, la quale viene applicata alle<br />
valvole per mezzo di valvole appropriate.<br />
Gli eiettori vengono per generare pressione negativa „nel luogo“. Essi<br />
vengono azionati con aria compressa e lavorano secondo il principio di<br />
Venturi. Poichè gli eiettori non contengono nessuna parte mobile, essi<br />
possono lavorare anche senza fi li e non hanno bisogno di manutenzione.<br />
L‘aria compressa all‘interno degli eiettori passa attraverso una bocchetta.<br />
La pressione negativa si manifesta a causa dell‘alta velocità del fl usso.<br />
Essa viene applicata alle ventose per mezzo di una conduttura. Eiettori<br />
semplici sono in grado di generare pressione negativa soltanto quando<br />
l‘aria compressa passa attraverso di essi.<br />
Una valvola di controllo di direzione può essere integrata all‘interno di un<br />
eiettore in modo da azionare l‘aria compressa. Mentre un‘altra valvola di<br />
controllo di direzione può essere utilizzata per condurre l‘aria compressa<br />
all‘interno del sistema di conduttura delle ventose. Questa valvola genera<br />
un impulso che in grado di provocare un rapido allentamento del pezzo<br />
di lavoro. In altri modelli di eiettori l‘impulso può essere prodotto utilizzando<br />
un piccolo contenitore, il quale in grado, in maniera automatica,<br />
di introdurre l‘aria compressa nel sistema di conduttura delle ventose<br />
dopo il loro spegnimento.<br />
Eiettori forniti di sistemi automatici di salvataggio d‘aria possiedono anche<br />
un interruttore. Esso controlla lo stato attuale della pressione negativa<br />
e quindi in grado di spegnere il supporto d‘aria compressa. Attraverso<br />
l‘abbassamento di pressione negativa, l‘interrutore aziona nuovamente il<br />
supporto d‘aria compressa al fi ne di rifornire l‘eiettore di nuova pressione.
2 Idraulica<br />
2.1 Introduzione<br />
Tecnica del uido<br />
2.1.1 Vantaggi e svantaggi dell idraulica<br />
Minos<br />
Nell‘idraulica i uidi vengono usati come mezzo di trasmissione. Il termine<br />
idraulica deriva dal greco hydor, che signi ca acqua. L‘olio è il principale<br />
medio di trasmissione, anche se tuttavia è possibile utilizzare l‘acqua.<br />
Nell‘idraulica è possibile distinguere due settori: l‘idrodinamica e<br />
l‘idrostatica. Nell‘idrodinamica viene sfruttato soprattutto il usso d‘energia<br />
del uido di trasmissione. Attraverso di esso vengono a manifestarsi<br />
pressioni relativamente basse. Essendo il usso di energia un‘energia<br />
cinetica, è possibile introdurre il termine Idrocinetica. Un esempio pratico<br />
è la conversione delle frequenze dei momenti torcenti e rotazionali „in<br />
ow drives“.<br />
Nell‘idrostatica, invece, la pressione dei uidi viene sfruttata in un „ambiente<br />
chiuso“, dove essi rimangono senza movimento oppure in grado di<br />
scorrere lentamente. Un esempio tipico è la generazione della pressione<br />
attraverso una pompa e la sua conversione in una forza in grado di agire<br />
su di un cilindro.<br />
Le valvole vengono usate per il controllo della pressione; esse possono<br />
operare manualmente o elettricamente. L‘utilizzo dell‘idraulica negli<br />
aereoplani deve attenersi a speciali requisiti di sicurezza.<br />
L idraulica è una delle numerose forme d‘energia usate nell‘industria.<br />
Essa può essere comparata con la pneumatica, l‘elettronica e con i<br />
dispositivi meccanici.<br />
– Grandi forze e momenti torcenti possono essere generati per mezzo<br />
dell‘idraulica, anche se i suoi componenti di costruzione sono di<br />
misura molto piccola.<br />
– Movimenti lineari possono essere ottenuti molto facilmente.<br />
– „Starting from standstill is possible even with loads“<br />
– È possibile modi care ampliamente la velocità di moto e le frequenze<br />
di rotazione.<br />
– La direzione di moto può essere invertita molto semplicemente.<br />
– Con l‘ausilio di appositi dispositivi è possibile misurare il valore delle<br />
forze.<br />
– Sovraccarichi si possono prevenire per mezzo di valvole di limite di<br />
pressione.<br />
– Singoli componenti possono essere ordinati in stanze diverse e<br />
connessi per mezzo di condutture essibili.<br />
– I sistemi idraulici possono essere facilmente integrati con sistemi<br />
elettrici e di regolazione.<br />
67
68<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
Gli svantaggi dell‘idraulica sono:<br />
2.1.2 I settori d’utilizzo dell’idraulica<br />
– i componenti idrazlici richiedono un‘estrema accuratezza e precisione<br />
per il loro utilizzo, questo ne aumenta automaticamente anche il<br />
costo.<br />
– I dispositivi necessitano di un ltro per prevenire la formazione di<br />
sporcizia nei uidi idraulici.<br />
– I liquidi idraulici devono essere ricondotti sempre all‘interno del serbatoio.<br />
– A seconda della temperatura varia la viscosità dei uidi, perciò occorre<br />
molto spesso raffreddare i uidi.<br />
– La lunghezza delle condutture è limitata.<br />
– È possibile la formazione di bolle d‘aria all‘interno dei uidi che potrebbero<br />
comportare una scorretta circolazione dei uidi.<br />
– Alcuni oli idraulici sono in ammabili.<br />
– La perdita dell‘olio è molto pericolosa.<br />
– È dif cile depositare l‘energia della pressione.<br />
L‘idraulica viene utilizzata in diversi settori. Nell‘industria si impiega al<br />
tornio „with feeders and spindle drives“.The moulds in the injection moulding<br />
machines for plastic processing are opened and closed hydraulically,<br />
and the plastic is also pressed hydraulically. The hydraulic presses can<br />
generate very large forces.<br />
Al contrario, „idraulici mobili“ vengono utilizzati per macchine a movimento.<br />
Numerose macchine sono fornite di supporto idraulico. Questo non<br />
solo per ciò che riguarda il processo di funzionamento, ma anche per la<br />
„trasmissione a trazione“ (action drives).<br />
Molte macchine agricole dispongono di motori idraulici.<br />
I meccanismi idraulici vengono utilizzati principalmente per le navi e<br />
aeroplani.
Tecnica del uido<br />
2.1.3 La costruzione di un dispositivo idraulico<br />
Figura 40: meccanismo idraulico (immagine di: BoschRexroth)<br />
Minos<br />
I meccanismi idraulici possono essere costruiti in maniera diversa. Tuttavia<br />
gli elementi base sono molto simili tra di loro.<br />
„L‘aggregato idraulico“ è composto da una pompa, quale genera la<br />
pressione e produce il usso di volume. Con l‘eccedere della pressione<br />
le valvole di controllo di pressione si aprono e reintroducono il uido nel<br />
serbatoio. L‘energia meccanica viene trasformata in pressione.<br />
Le valvole di controllo di direzione controllano la quantità del usso generato,<br />
la direzione del moto dei cilindri e la direzione di rotazione dei<br />
motori idraulici.<br />
Le valvole a pressione in uenzano la forza dei cilindri. Più alta è la pressione,<br />
maggiore sarà la forza dei cilindri. Attraverso le valvole a usso<br />
è possibile modi care la portata. Nelle costruzioni più semplici vengono<br />
utilizzati le farfalle „chokes“. La quantità del usso in uenza la velocità di<br />
trasmissione „Drives“. Le valvole di blocco dirigono il usso in un‘unica<br />
direzione. Esse possono essere usate per guidare i „chokes throttle“ in<br />
una sola direzione (la direzione di blocco delle valvole di blocco).<br />
In ne i cilindri trasformano nuovamente la pressione energetica in energia<br />
meccanica.<br />
69
70<br />
Minos<br />
2.2 Aggregato idraulico<br />
Tecnica del uido<br />
I meccanismi idraulici producono pressione energetica. Essi sono caratterizzati<br />
da molteplici componenti di costruzione che è possibile ritrovare<br />
in quasi tutti meccanismi idraulici.<br />
Le pompe immettono ed alimentano il uido idraulico. I tubi d‘aspirazione<br />
non devono essere esposti ad energia negativa molto elevata, perchè<br />
potrebbero formarsi nel uido bolle di gas che attraverso l‘alta pressione<br />
protebbero implodere bruscamente. Questo processo è chiamato cavitazione.<br />
L‘impatto può causare corrusioni e distruggere la pompa.<br />
I motori elettrici vengono usati per guidare le pompe nelle macchine<br />
stazionarie. Mentre i motori a combustione vengono usati molto spesso<br />
con le macchine mobili.<br />
Le pompe vengono costruite in modi molto differenti. Le pompe ad ingranaggi<br />
sono molto utilizzate. Queste generano una quantità costante di<br />
usso in una determinata velocità rotazionale. Altri tipi di pompe forniscono<br />
una portata che può essere modi cata. Altre invece non sono in grado<br />
d‘aspirare il usso. Esse devono essere posizionate accanto il livello del<br />
uido oppure devono essere equipaggiate di una pompa ad ingranaggi.<br />
Figura 41: aggregato idraulico<br />
Pompa<br />
Pumpe
2.2.1 Serbatoio idraulico<br />
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
I uidi idraulici vengono immagazzinati nel serbatoio, che deve essere<br />
abbastanza grande da contenere l‘intero uido usato dal meccanismo.<br />
Il uido deve essere abbastanza anche per rifornire tutti i cilindri; specialmente<br />
i cilindri ad azione singola necessitano di una grande quantità<br />
d‘olio idraulico. Tuttavia, nei cilindri ad azione doppia, la camera del<br />
pistone è più grande di quella dei pistoni a stelo. Quindi essi richiedono<br />
una determinata quantità d‘olio idraulico.<br />
Il sebatoio deve possedere un‘apertura di ventilazione necessaria per<br />
l‘equalizzazione della pressione. Quest‘apertura lascia passare l‘aria<br />
all‘interno del serbatoio in modo da prevenire la formazione di pressione<br />
negativa nei uidi idraulici. L‘apertura è fornita di un ltro per la prevenzione<br />
d‘impurità all‘entrata del serbatoio.<br />
Un secondo ingresso viene utilizzato per il riempimento del serbatoio.<br />
Anche questo è provvisto di un ltro, necessario per ltrare l‘olio idraulico<br />
prima di riempire il serbatoio.<br />
Il serbatoio è diviso in sezioni da una piastrella. La prima sezione serve<br />
a calmare i liquidi che ri uiscono all‘interno del serbatoio e a separare<br />
le bolle d‘aria formatesi all‘interno del uido. Anche le impurità vengono<br />
immagazzinate qui. L‘olio idraulico passa alla seconda sezione attraverso<br />
dei fori sulla piastrella dove verrà pompato di nuovo.<br />
La prima sezione è situata al punto più basso del serbatoio. Essa possiede<br />
anche un tubo di scarico. Le impurità e la condesazione dell‘acqua<br />
depositatesi in questa sezione, possono essere rimosse quando si cambia<br />
l‘olio idraulico.<br />
Le perdite all‘interno di un meccanismo idraulico causano il riscaldamento<br />
dell‘olio. Un‘altra funzione del serbatoio è quella di raffreddare il uido<br />
idraulico. Perciò le pareti esterne di solito sono provviste di alette di<br />
raffredamento. Se il meccanismo viene utilizzato a bassa temperatura,<br />
possono essere utilizzati anche elementi „riscaldati“. Prima di azionare<br />
il meccanismo l‘olio idraulico deve essere riscaldato e portato a temperatura<br />
di operazione.<br />
Sul serbatoio vengono installati dei termometri per controllare la temperatura.<br />
Inoltre vi troviamo anche un‘indicatore di livello dell‘olio. La<br />
marcatura mostra la capacità minima e massima di riempimento d‘olio.<br />
Un apposito manometro mostra invece la pressione generata dalla pompa.<br />
Il livello di pressione, di temperatura e del uido sono fattori importanti<br />
e devono essere controllati regolarmente.<br />
71
72<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
2.2.2 Valvole di controllo di pressione<br />
2.2.3 Il fi ltro<br />
Un‘altro componente fondamentale, utilizzato da tutti meccanismi idraulici,<br />
è la valvola di controllo della pressione.<br />
Questa valvola si apre e si chiude soltanto quando viene raggiunta una<br />
determinata pressione (pre-modi cata), permettendo all‘olio idraulico<br />
di ri uire nel serbatoio. La pressione nel meccanismo rimane costante.<br />
Queste valvole inoltre proteggono il meccanismo da pressioni troppo<br />
elevate, che sono in grado di danneggiare e distruggere il meccanismo<br />
stesso. L‘intera quantità del usso, rilasciata dalla pompa, deve essere<br />
in grado di ritornare al serbatoio attraverso le valvole di controllo di<br />
pressione.<br />
Le valvole di controllo diretto della pressione vengono adoperate per<br />
quantità di usso relativamente piccole. Mentre le valvole con pilota di<br />
controllo sono usate per maggiori quantità di usso. Tali operazioni vengono<br />
controllate da valvole più piccole.<br />
Le componenti di costruzione dei meccanismi idraulici possono essere<br />
facilmente danneggiati dalle impurità all‘interno dei liquidi; per cui è opportuno<br />
l‘utilizzo del ltro.<br />
I ltri vengono posizionati, solitamente, in tre posizioni pricipali. Ognuna<br />
di queste ha i propri vantaggi e svantaggi.<br />
Il ltro d‘aspirazione viene usato per proteggere la pompa da ogni tipo di<br />
impurità quando i liquidi vengono immagazzinati nel serbatoio. Questo<br />
ltro però rappresenta anche una resistenza al usso. Un olio idraulico<br />
troppo freddo oppure un‘eccessiva viscosità del ltro, potrebbero diminuire<br />
considerabilmente la pressione provocando la cavitazione del uido,<br />
quale in grado di distruggere la pompa. Per questo che vengono usati i<br />
„wire screen lters“.<br />
Filtri di pressione vengono posizionati dopo la pompa. Poichè viene applicata<br />
la pressione completa su questi ltri, essi devono avere una costruzione<br />
robusta. Questi ltri sono molto costosi e vanno adoperati insieme<br />
a componenti di costruzione molto sensibili, ad esempio le servovalvole.<br />
Il terzo tipo è il ltro di ritorno. È situato nella linea di ritorno del serbatoio<br />
e ltra il usso dopo che esso sia passato attraverso tutto il meccanismo.<br />
Si suppone che un singolo ciclo del uido non provochi nessun danno<br />
alle parti di costruzione.
2.3 Fluidi idraulici<br />
2.3.1 Viscosità<br />
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
I ltri di ritorno sono costruiti in modo semplice e quindi non molto costosi.<br />
Le valvole di blocco con Bypass sono connesse parallelamente a questi<br />
ltri. Se i ltri sono molto sporchi e costituiscono una considerevole resistenza<br />
al usso, i „bypass“ si aprono e lasciano passare l‘olio idraulico<br />
dal ltro.<br />
È possibile anche l‘utilizzo di ltri più piccoli, dove può passare una sola<br />
parte del uido. L‘intera quantità d‘olio viene ltrata soltanto dopo diversi<br />
cicli.<br />
Indicatori di pressione differenziali mostrano la perdita di pressione causata<br />
dai ltri. Un aumento di pressione indicata da questi indicatori sta a<br />
signi care che il ltro è otturato. Gli indicatori devono essere controllati<br />
regolarmente e così i rispettivi ltri. I ltri senza indicatori devono essere<br />
cambiati regolarmente.<br />
Il uido idraulico trasforma l‘energia dalla pompa al cilindro. Principalmente<br />
quasi ogni tipo di uido può essere usato per questa funzione; a<br />
volte viene utilizzata l‘acqua. L‘acqua è quasi sempre a disposizione e<br />
costa poco. D‘altra parte però essa non è in grado di lubri care le parti<br />
meccaniche e quindi causa di corrusioni.<br />
Nell‘idraulica vengono utilizzati di solito oli minerali per via delle loro<br />
caratteristiche di lubri cazione, essenziale per i componenti movibili del<br />
meccanismo e per la locro capacità di prevenzione dalla corrusione e<br />
dalla dispersione di calore.<br />
Esistono numerosi tipi di oli idraulici con caratteristiche differenti.Quando<br />
si seleziona un olio, bisogna essere sicuri che le sue caratteristiche<br />
corrispondano al campo in cui verrà utilizzato.<br />
La viscosità è una delle caretteristiche più importanti degli oli idraulici. La<br />
viscosità deriva dal fatto che singole molecole di un uido si muovono<br />
a velocità differenti. Maggiore è la resistenza delle velocità, più elevato<br />
sarà il grado di viscosità del uido.<br />
L‘acqua è meno viscosa dell‘olio. Questo può essere osservato facilmente.<br />
Basti agitare una tanica con dentro acqua ed una con dentro<br />
olio. Occorrerà senza dubbio minor forza per scuotere la tanica d‘acqua.<br />
Le componenti idrauliche sono caratterizzate sempre dal loro grado di<br />
viscosità. I uidi idraulici utilizzati devono corrispondere a questi valori.<br />
73
74<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
I misuratori del grado viscosità sono chiamati viscosimetri. Ne esistono<br />
diversi tipi. Nel viscosimetro capillare il uido scorre in un tubo sottile,<br />
in uenzato dalla forza di gravità, misurandone il tempo impiegato dal<br />
uido per raggiungere un certo valore.<br />
La viscosità è divisa in cinematica e dinamica. La cinematica è il risultato<br />
della divisione della viscosità dinamica alla densità del uido. La viscosità<br />
dinamica è generalmente utilizzata nella tecnica. La sua misura di unità<br />
è mm²/s. Unità di misura più vecchie, come centistokes e stokes, non<br />
vengono più utilizzate.<br />
La viscosità è altamente dipendente dalla temperatura. A temperatura<br />
elevata i valori della viscosità sono sempre bassi. Questa relazione viene<br />
de nita nel diagramma viscosità-temperatura.<br />
Come già menzionato, le parti idrauliche sono adatte soltanto per determinati<br />
valori di viscosità. Perciò i „parametri di operazione“ devono<br />
essere presi in considerazione durante la selezione di un uido idraulico.<br />
Con un valore di viscosità molto basso possono presentarsi problemi di<br />
lubri cazione o „sealing“. Mentre, al contrario, un valore elevato di viscosità,<br />
potrebbe appensantire molto il lavoro della pompa e dei motori.<br />
I valori di viscosità degli oli idraulici sono stabiliti a 40 °C e classi cati<br />
nella classe ISO-viscosità. I valori numerici indicano la viscosità. Ad<br />
esempio, l‘olio idraulico con ISO-VG 46 possiede un valore viscoso pari<br />
a 46 mm²/s alla temperatura di 40 °C.<br />
La DIN 2209 stabilisce l‘indice di viscosità. Questo valore de nisce la<br />
relazione tra la proprietà dei uidi idraulici e la temperatura. Quando i<br />
valori sono alti signi ca che sono meno dipendenti dalla temperatura.<br />
Questi valori coprono un raggio che sta tra 100, per i normali oli idraulici,<br />
e 150 per uidi speciali.<br />
In ne il grado di viscosità non dipende soltanto dalla temperatura ma<br />
anche dalla pressione. Questo fattore può essere osservato semplicemente<br />
con valori di pressione che superano i 200 bar. Il valore di viscosità<br />
raddoppia a 400 bar.
Tecnica del uido<br />
2.3.2 Altre caratteristiche dei fl uidi idraulici<br />
Minos<br />
La densità dell‘olio idraulico normalmente è di 0,9 kg/dm³. Esso è più<br />
leggero dell‘acqua. Perciò l‘acqua si deposita nel fondo del serbatoio<br />
idraulico, ed è possibile rimuoverla attraverso aperture apposite. Tuttavia<br />
le impurità possono aumentare la densità dell‘olio no a portarla ad un<br />
valori di 1,4 kg/dm³.<br />
Con l‘aumento della temperatura aumenta anche il volume dei uidi idraulici.<br />
Un aumento di dieci gradi accresce il volume di circa 0,7%. Perciò il<br />
serbatoio dovrà essere abbastanza grande da contenere questi valori.<br />
Un‘altra caratteristica dei uidi è la loro capacità di compressione. Al<br />
contrario dei gas questi valori sono di gran lunga più piccoli. Essi raggiungono<br />
un valore di 0,7 % per un aumento di pressione pari a 100 bar. Col<br />
diminuire della pressione il volume del uido torna al suo valore originale.<br />
Malgrado la bassa capacità di compressione dei uidi, essi in uiscono<br />
sulla precisione delle macchine idrauliche. Attraverso una giusta regolazione<br />
è possibile raggiungere un‘elevata precisione. Bisogna prendere in<br />
considerazione anche un altro fattore, ovvero che i tubi e le connessioni<br />
sottopressione tendono ad ingrandirsi, e questo aumenta in maniera<br />
considerevole l‘effetto di compressione.<br />
Il „pour point“ di un uido idraulico è la temperatura, sotto la quale l‘olio<br />
per via della forza di gravità, non riesce più a uire. A volte gli aggregati<br />
idraulici devono essere in grado di lavorare a basse temperature, in<br />
questo caso è corretto l‘utilizzo di oli a bassa percentuale di viscosità.<br />
Per molti tipi d‘oli idraulici l‘elevata temperatura è la causa della loro<br />
in ammabilità. La temperatura, sotto la quale i vapori dell‘olio potrebbero<br />
in ammarsi, è chiamata ash point. Il ash point per oli idraulici più<br />
comuni, normalmente si aggira intorno ai 180 e i 200 °C. Al di sopra di<br />
questi valori l‘olio potrebbe in ammarsi.<br />
In posti dove la temperatura è molto alta, dovranno essere utilizzati uidi<br />
a bassa percentuale d‘in ammabilità oppure non in ammabili.<br />
75
76<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
La lubri cazione delle parti mobili dei meccanismi idraulici è una funzione<br />
molto importante dei uidi. Un sottile rivestimento protegge le parti metalliche<br />
dal loro contatto. Allo stesso tempo diminuisce l‘attrito tra le parti.<br />
La bassa capacità di lubri cazione di un olio, conseguente, ad esempio,<br />
al loro basso grado di viscosità, comporta problemi ai rivestimenti metallici.<br />
Questo fattore è in grado di logorare e persino distruggere le parti<br />
meccaniche di un meccanismo idraulico.<br />
Attraverso il confronto di diversi tipi d‘olio è possibile osservarne il loro<br />
grado di capacità di lubri cazione.<br />
La durata nel tempo di un olio idraulico si distingue dalla loro capacità di<br />
resistenza. L‘olio idraulico invecchia attraverso il contatto dell‘ossido con<br />
l‘ossigeno. Il processo d‘invecchiamento prende soprattutto a temperature<br />
superiori ai 70 °C. Gli additivi di lubri cazione aumentano la durata<br />
dell‘olio. Un‘olio invecchiato assume un colore scuro. Poichè è dif cile<br />
stabilire il tempo esatto di durata di un‘olio, esso deve essere cambiato<br />
regolarmente.<br />
Oltre alla lubri cazione i uidi idraulici prevengono le parti meccaniche<br />
dalla formazione di ruggine. L‘olio idraulico non deve venire a contatto<br />
con „sealings“ e i tubi. Nel cambiare i uidi idraulici è oppurtuno prestare<br />
attenzione alla loro compatibilità. Potrebbe essere necessaria la pulizia<br />
del meccanismo dopo la rimozione di uidi invecchiati.<br />
In molte valvole il uido idraulico passa attraverso una bobbina magnetica<br />
al ne di dissiparne il calore. In caso di corto circuito o rottura di cavi<br />
elettrici il uido deve lavorare come mezzo di isolamento, questo signi ca<br />
che il uido idraulico non deve passare sulla corrente elettrica.
Tecnica del uido<br />
2.3.3 Materie estranee, aria e acqua nei fl uidi idraulici<br />
Minos<br />
I uidi idraulici devono contenere il minor numero possibile di impurità.<br />
Più alta è la pressione operativa all‘interno di un meccanismo, più rigido<br />
sarà il lavoro necessario di „sealings“ , come ad esempio nelle valvole<br />
di controllo di direzione. Le impurità possono danneggiare „sealings“ e<br />
portare alla rottura dell‘impianto idraulico.<br />
Le impurità che vengono a presentarsi durante il lavoro del meccanismo,<br />
dovranno essere rimosse. I uidi idraulici devono prendere queste particelle<br />
per ricondurle poi all‘interno del serbatoio, dove potranno essere<br />
ltrate.<br />
Il livello di pulizia per i uidi idraulici è stabilito nella ISO 4406, quale determina<br />
il massimo della quantità di particelle in un volume di 100 ml. Tre<br />
valori de niscono il numero massimo permesso di particelle più larghe di<br />
4 m, 6 m e 14 m.Un valore tipico di pulizia riguardante i meccanismi<br />
idraulici, ad una pressione di 160 bar, è di 21/18/13.<br />
Otre ai corpi solidi è possibile la presenza d‘aria all‘interno dei uidi. L‘aria<br />
disciolta non in uisce sui meccanismi operativi.<br />
All‘interno del uido possono formarsi piccole bolle d‘aria. Si deve evitare<br />
la loro formazione. Essa provaca l‘aumento della compressibilità del uido,<br />
perchè le bolle d‘aria sono compressibili come i gas. Questa causa<br />
il movimento irregolare (a scatti) ed un forte rumore del meccanismo.<br />
La temperatura all‘interno delle bolle d‘aria compresse aumenta. Questo<br />
comporta ad un veloce deterioramento dell‘olio ed alla formazione del<br />
vapore, derivante dall‘olio, nel loro interno.<br />
Attraverso le bolle d‘aria viene a formarsi una schiuma, che viene separata<br />
da una lastra all‘interno del serbatoio, così da permettere il pompaggio<br />
dell‘olio pulito. Pompare l‘olio contenente bolle d‘aria può portare alla<br />
cavitazione, quale in grado di distruggere il meccanismo idraulico.<br />
Il riempimento del dispositivo idraulico può portare alla formazione del<br />
cuscino pneumatico. Per questo gli ingressi di ventilazione vengono posizionati<br />
alla stessa altezza del dispositivo, quale permette la rimozione<br />
d‘aria dai tubi del sistema.<br />
77
78<br />
Minos<br />
2.3.4 Tutela ambientale<br />
Tecnica del uido<br />
Un altro ingrediente indesiderato dell‘olio idraulico è l‘acqua, perchè provoca<br />
corrosione e impedisce la formazione di rivistimento di lubri cazione.<br />
L‘acqua può in ltrarsi nei liquidi idraulici in diversi modi. A volte può essere<br />
contenuta già all‘interno dell‘olio fresco oppure formarsi nel serbatoio<br />
come acqua condensata. Inoltre essa può penetrare nei liquidi anche<br />
attraverso la sua perdita dalla ventola di raffredamento.<br />
L‘acqua intorbidisce l‘olio idraulico. Essa è più pesante dell‘olio. e per<br />
questo si deposita nel fondo del serbatoio, ove può essere rimossa attraverso<br />
l‘apertura della vite di scarico.<br />
Tuttavia è possibile utilizzare olio sintetico, il quale possiede un valore<br />
di densità più vicino a quello dell‘acqua. In questo caso l‘acqua non è in<br />
grado di depositarsi sul fondo del serbatoio. Questo effetto è desiderato<br />
dai uidi a bassa in ammabilità. Per questo viene usata l‘emulsione<br />
d‘acqua ed olio.<br />
Una piccola quantità d‘olio idraulico è abbastanza da inquinare una<br />
grande quantità d‘acqua, ed è per questo che l‘utilizzo dei uidi idraulici<br />
deve essere il più ecologico possibile.<br />
I uidi idraulici vengono classi cati in tre classi, riguardanti i rischi per<br />
l‘acqua:<br />
WGK1 pericolo d‘inquinamento d‘acqua: basso<br />
WGK2 pericolo d‘inquinamento d‘acqua: medio<br />
WGK3 pericolo d‘inquinamento d‘acqua: alto<br />
Oli vegetali inquinano meno. I cosi chiamati bio-oil sono facilmente biodegradabile<br />
e possono essere usati ad esempio in zone di protezione<br />
d‘acqua. Oltretutto ci sono alcuni uidi idraulici, quali non rappresentano<br />
alcun pericolo per l‘acqua.<br />
È ovvio che i uidi idraulici devono essere possibilmente non tossici e<br />
non debbano provocare irritazioni della pelle ed essere inodore.<br />
D‘altra parte i costi dei uidi idraulici devono essere abbastanza bassi. Il<br />
costo complessivo include il prezzo diretto e la sua durata. In ne bisogna<br />
prendere in considerazione anche le spese di spedizione.
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
Esistono numerosi tipi di uido idraulico. La differenza del tipo viene<br />
de nita da una lettera.<br />
Alcuni tipi importanti di oli minerali sono:<br />
H olio minerale senza additivi, essi vengono utilizzati appena<br />
nell‘idraulica<br />
HL olio minerale con additivi, che aumentano la prevenzione di<br />
corrusione ed hanno lunga durata<br />
HLP sono come quelli HL, ma possiedono ulteriori additivi per la<br />
prevenzione di deterioramento<br />
HVLP sono come quelli HLP, con un grado di viscosità più elevato<br />
Alcuni uidi importanti a bassa in ammabilità sono:<br />
HSA olio in emulsione d‘acqua, max. 20 Vol.% di parte in ammabile<br />
HSB acqua in emulsione d‘olio, max. 60 Vol.% di parte in ammabile<br />
HSC soluzione-acqua-glicol<br />
HSD uido sintetico senz‘acqua<br />
Alcuni uidi importanti per il rispetto dell‘ambiente:<br />
HETG olio vegetale<br />
HEPG Poliglicol<br />
HEES estere sintetico<br />
79
80<br />
Minos<br />
2.4 Pompe idrauliche<br />
Tecnica del uido<br />
Le pompe trasformano l‘energia meccanica dei motori in energia idraulica.<br />
Viene generata una quantità di usso ed allo stesso tempo i ussi<br />
idraulici vengono sottoposti a pressione.<br />
Le pompe lavorano conformemente a due principi base di funzione. Nei<br />
compressori di tipo meccanico l‘aumento di pressione si genera attraverso<br />
l‘incremento della velocità del usso, che verrà convertita poi in pressione.<br />
Questo processo è in grado di produrre qualche bar di pressione.<br />
Poichè nell‘idraulica vengono usati anche valori d‘energia molto elevati,<br />
saranno necessarie le pompe volumetriche „positive-displacement“. Il<br />
uido di aspirazione scorre in uno spazio molto ampio, quale riduce le<br />
sue dimensioni dopo il passaggio del uido. Poichè i uidi sono quasi<br />
incompressibili, „it will be steadily put back under pressur“. Attraverso<br />
questo principio la pompa idraulica è in grado di produrre una quantità<br />
di pressione superiore ai cento bar.<br />
Esistone numerose forme di costruzione delle pompe volumetriche. A<br />
seconda delle necessità operative di un meccanismo vengono prodotte<br />
pompe sotto diversi principi di costruzione.<br />
Le pompe si sottodividono generalmente in pompe a pistoni rotanti e<br />
pompe a pistoni reciproci. Alcuni modelli più rappresentativi di pompe a<br />
pistoni rotanti sono quelle ad ingranaggi, a vite ed a palette scorrevoli.<br />
Riguardo alle pompe a pistoni reciproci troviamo invece la pompa a pistoni<br />
reciproci seriali, a pistone radiale e quella a pistone assiale. Tuttavia<br />
esistono ulteriori tipi di costruzione.<br />
Nei diagrammi le pompe vengono indicate con un cerchio. La direzione<br />
del usso mentre da un triangolo. La direzione del usso nel diagramma<br />
generalmente va dal basso verso l‘alto. Se la direzione è possibile da<br />
entrambe i lati, allora la direzione viene simbolizzata da due triangoli<br />
collocati in direzione opposta.<br />
Il motore della pompa è rappresentato da una doppia linea. Una freccia<br />
curva può essere utilizzata per mostrare la direzione del usso. Una<br />
freccia che attraversa il simbolo della pompa signi ca che la quantità di<br />
usso è modi cabile; ad essa viene mostrato anche quale tipo di modi ca.<br />
Many pumps have an over ow oil line connection, wich is indicated with<br />
a small reservoir symbol.<br />
Al contrario delle pompe nei motori il simbolo del triangolo è rivolto verso<br />
l‘interno.
2.4.1 Pompe ad ingranaggi<br />
Tecnica del uido<br />
Figura 42: pompa ad ingranaggi (immagine di: BoschRexroth)<br />
Minos<br />
Di pompe ad ingranaggi vi troviamo quelle di tipo interno e di tipo esterno.<br />
Quelle di tipo esterno sono tra le più comuni.<br />
La costruzione di una pompa di tipio esterno è molto semplice. La pompa<br />
è robusta e relativamente invulnerabile allo sporco. Essa è adatta a lavorare<br />
ad alte frequenze di rotazioni e con valori di viscosità molto elevati.<br />
Oltretutto queste pompe sono relativamente economiche.<br />
Le pompe ad ingranaggi mantengono costante la quantità del usso. Questa<br />
può essere cambiata soltanto attraverso la modi ca della frequenza<br />
di rotazione. A causa delle fuoriuscite provocate dall‘alta pressione tende<br />
a diminuire il volume del usso, anche se in maniera irrilevante.<br />
Le pompe ad ingranaggi sono composte da due ruote dentate che ruotano<br />
in direzione opposta all’interno del loro involucro. Il uido idraulico<br />
passa tra le ruote e le pareti del loro involucro, raggiungendo il portello<br />
di pressione. Nella parte centrale i denti delle ruote si ingranano tra di<br />
loro e prevenendo il ri usso del uido.<br />
81
82<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
Una piccola quantità del uido idraulico rimane tra i denti, riducendone<br />
lo spazio che intercorre tra loro. Questo comporta all’incremento della<br />
pressione. Per impedire che questo avvenga è opportuno utilizzare<br />
„squeezed oil“ alimentato da piccoli canali disposti sul lato della pressione.<br />
Questo permette alla pompa di lavorare in maniera più silenziosa<br />
e sof ce.<br />
Le guarnizioni premeno le ruote dentate da un lato. La forza della pressione<br />
è generata dalla pressione che agisce sulle guarnizioni allo sbocco<br />
della pompa. Attraverso l’incremento della pressione, al momento della<br />
sua emissione, aumenta anche la forza esercitata dalle guarnizioni.<br />
Questo tipo di costruzione speci ca qual’è l’entrata delle due connessioni<br />
e il lato della pressione. Quindi la direzione del usso dipende dal tipo<br />
di costruzione e non può essere cambiata.<br />
Le perdite di pressione in una pompa determinano il fattore volumetrico<br />
di ef cienza. Questo fattore descrive il rapporto tra la quantità attuale<br />
del usso con la quantità possibile teorica. La frizione all’interno della<br />
pompa viene descritta con il fattore di ef cienza meccanico.<br />
Alcuni svantaggi delle pompe ad ingranaggi di tipo esterno riguardano le<br />
pulsazioni del uido e il loro rumore. La causa delle pulsazioni è dovuta<br />
dall’ingranamento e il rilascio dei singoli denti della ruota. Le pulsazioni<br />
si possono ridurre attraverso l’utilizzo di due pompe, „so that the teeth<br />
of the gearwheel of one pump are shifted by a half tooth relative to the<br />
other pump.“ Possono essere usate anche ruote dentate „with sloped<br />
teeth“. Esse però producono una forza assiale che deve essere assorbita<br />
attraverso l’ausilio di cuscinetti.<br />
Le pompe ad ingranaggi di tipo interno sono costituite da due ruote<br />
dentate di grandezza differente. I denti della ruota più grande sono diretti<br />
verso l’interno. La ruota più piccola è costruita in maniera tale da poter<br />
da un lato di essa ingranare con quella più grande. Dall’altra parte lo<br />
spazio a forma di falce è riempito parzialmente da un corpo solido sso.<br />
Questo corpo a forma di falce ricopre lo spazio tra i denti delle due ruote.<br />
Attraverso la rotazione degli ingranaggi viene a formarsi in modo crescente<br />
uno spazio tra di loro, che viene riempito dal uido idraulico. Gli spazi<br />
intermedi tra i denti della ruota passano vicino al corpo separato a forma<br />
di falce. Il volume dello spazio non cambia. Soltanto dopo il corpo separato<br />
ingranano di nuovo i denti ed il volume decresce nuovamente. In<br />
questa sezione il uido viene espulso di nuovo dalla pompa.
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
Poichè la sezione tra il punto di immissione ed espulsione è molto lunga,<br />
„l’alimentazione“ è libera dalle pulsazioni e dal rumore. Tuttavia i costi<br />
sono relativamente alti se comparati alle pompe di tipo esterno.<br />
La pompa ad ingranaggi ad anello ha una costruzione molto simile a quelle<br />
qui nora descritte. L’ingranaggio al suo interno possiede esattamente<br />
un dente in meno di quello esterno. Le ruote sono sempre in contatto tra<br />
di loro, senza dover ricorrere all’ausilio del compenente a forma di falce.<br />
Poichè l’ingranaggio interno si trova in posizione eccentrica rispetto a<br />
quello esterno, i denti ingranano su un punto laterale di essa. Mentre<br />
dall’altra parte le ruote sono popsizionate in direzione opposta tra di loro.<br />
Durante la rotazione aumenta inizialmente il volume, per poi diminuire<br />
nuovamente.<br />
Ci sono tipi di costruzione caratterizzate da ruote esterne che sono entrambe<br />
sse e ruotanti. Nelle costruzioni con ruota esterna ssa, la ruota<br />
interna ulteriormente alla sua normale rotazione muove su di una guida<br />
di forma circolare. Questo principio di funzione viene chiamato Gerotor.<br />
Il vantaggio consiste che nella sua piccola frequenza rotazionale è in<br />
grado di generare un elevato volume del usso.<br />
Figura 43: pompa ad ingranaggi di tipo interno (fi gura di: BoschRexroth)<br />
83
84<br />
Minos<br />
2.4.2 Le pompe a vite<br />
Tecnica del uido<br />
Una pompa a vite è composta da due o tre mandrini a forma di vite con<br />
la rispettiva lettatura inversa.<br />
Quando il mandrino gira „a closed volume moves to the pressure side<br />
per thread pitch.“Con il suo moto rotazionale uniforme la pompa a vite è<br />
in grado di produrre costantemente un determinato usso di volume ed<br />
è molto silenziosa.<br />
Il numero dei letti varia a seconda della quantità di pressione desiderata.<br />
Più è alta la pressione desiderata maggiore saranno i numeri dei letti.<br />
Con questo le perdite tra i singoli letti vengono diminuite. La forza assiale<br />
che agisce sui mandrini viene intercettata dai cuscinetti esterni. La<br />
forza radiale invece è insigni cante, in quanto i mandrini sono esposti a<br />
pressione da tutte le direzioni.<br />
Le pompe a vite, come quelle ad ingranaggi, alimentano una quantità<br />
costante di uido per giro. La quantità può essere cambiata soltanto modi<br />
cando la sua frequenza di rotazione. Tuttavia le pompe a vite possono<br />
lavorare a frequenze rotazionali molto elevate.<br />
Figura 44: pompa a vite (fi gura di: BoschRexroth)
2.4.3 Pompe a palette<br />
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
Le pompe a palette hanno un rotore che gira all‘interno di un involucro. Al<br />
rotore sono predisposte molte palette che attraverso la forza centrifuga si<br />
dirigono verso l’esterno. Le palette possono essere spinte anche contro<br />
le pareti dell’involucro, per mezzo di molle oppure utilizzando l’espulsione<br />
della pressione di una pompa.<br />
La posizione eccentrica del rotore permette l’aumento dello spazio tra<br />
l’involucro e risucchia i uidi al suo interno. Dopodichè diminuisce di<br />
nuovo la misura dello spazio e attraverso ciò il uido viene alimentato<br />
dalla parte della pressione.<br />
In alcune costruzioni, che possiedono l’involucro a forma di ovale, il processo<br />
qui sopra descritto viene implementato due volte per giro. L’asse<br />
viene allo stesso tempo appesantita perchè le forze radiali opposte si<br />
compensano l’una con l’altra.<br />
Le pompe a palette hanno un livello di rumore relativamente basso,<br />
perchè la loro alimentazione è quasi libera dalle pulsazioni. Esse vengono<br />
usate prima di tutto per ottenere un grande volume di usso oppure per<br />
una piccola quantità di pressione. Sono possibili anche le costruzioni a<br />
due tempi. Poichè le palette slittano lungo le pareti dell’involucro queste<br />
pompe sono più vulnerabili allo sporco.<br />
Figura 45: pompa a paletta (fi gura di: BoschRexroth)<br />
85
86<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
2.4.4 Pompe a pistoni seriali<br />
Le pompe a paletta hanno costruzioni dove la quantità del uido può<br />
essere costante o variabile. Il volume viene cambiato attraverso lo spostamento<br />
del rotore, al contrario delle pompe a volume costante dove<br />
esso è sso. Anche nelle pompe a doppia alimentazione lo spostamente<br />
è impossibile.<br />
A seconda del tipo di costruzione il rotore può essere cambiato manualmente<br />
oppure idraulicamente. Quando esso ruota al centro del suo<br />
involucro lo spazio tra le palette rimane invariato e non ci sarà nessua<br />
alimentazione. Più il rotore si sposterà dalla sua posizione centrale originaria,<br />
maggiore sarà la portata del usso. In molti tipi di costruzione la<br />
direzione del volume può essere invertita spostando il rotore alla parte<br />
opposta della sua posizione eccentrica attuale.<br />
Nelle pompe a paletta è possibile regolare anche la pressione. Una volta<br />
raggiunta la pressione desiderata il rotore viene spostato inella posizione<br />
intermedia. In questa posizione non viene più alimentata la quantità<br />
del volume, ma la pressione rimane costante. Non appena la pressione<br />
diminuisce il rotore verrà spostato dall posizione intermedia e riinizierà<br />
di nuovo il processo di alimentazione.<br />
I controlli della pressione, sotto questo principio, devono reagire velocemente<br />
per prevenire o vaporizzare ogni tipo di „oscillazione“ o problema<br />
nel sistema.<br />
Le pompe a pistoni seriali appartengono alle reciproche macchine a<br />
pistoni. Esse sono caratterizzate da numerosi cilindri ordinati in serie.<br />
I pistoni all’interno dei cilindri vengono mossi da una camma/albero.La<br />
corsa di ritorno dei pistoni viene eseguita per mezzo di una camma o di<br />
una molla.<br />
L’aspirazione e l’alimentazione vengono controllate dalle valvole, cosicchè<br />
la la direzione dell’alimentazione sia independente dalla direzione<br />
di rotazione.<br />
La quantità del volume può passare attraverso il pistone. I pistoni hanno<br />
un „sloped boarder“ che a seconda della sua posizione, permette di<br />
connettere un maggior o minor numero di sezioni dello „stroke“ attraverso<br />
la loro apertura, attraverso la quale il uido è in grado di tornare.
Tecnica del uido<br />
2.4.4 Pompe a pistoni radiali<br />
Figura 46: pompa a pistoni radiali (fi gura di: BoschRexroth)<br />
Minos<br />
Si distinguono due tipi fondamentali di costruzione di pompe a pistoni<br />
radiali. Nelle pompe pressurizzate internamente i pistoni che vengono<br />
costruiti a forma di stella, puntellano l’involucro dall’esterno. Esse ruotano<br />
con i cilindri posizionati eccentricamente nell’involucro. Il pistone immette<br />
il uido idraulico dall’interno espellendolo nuovamente dopo una mezza<br />
ruotazione dal centro.<br />
Il numero dei pistoni è disparo, rendendo l’alimentazione più regolare.<br />
Essi puntellano le pareti dell’involucro direttamente oppure „via rolls“ o<br />
„seating shoe“. La frizione può essere ridotta usando il uido idraulico<br />
pressurizzato.<br />
La corsa del pistone e consequentemente l’alimentazione del volume<br />
possono essere cambiati spostando l’anello dell’involucro. Posizionando<br />
il pistone esatamente al centro non risulta nessuna alimentazione.<br />
In alcune costruzioni la direzione d’alimentazione può essere invertita<br />
spostandola nella direzione opposta. La posizione dell’anello può essere<br />
modi cata manualmente oppure idraulicamente.<br />
87
88<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
2.4.4 Pompe a pistoni assiali<br />
Nelle pompe a pistoni radiali pressurizzate esternamente anche i pistoni<br />
sono costruiti a forma di stella. Tuttavia essi sono ssi e vengono mossi da<br />
un meccanismo eccentrico situato in una posizione intermedia. Per poter<br />
mantenere i pistoni in contatto con „l‘elemento eccentrico“ essi vengono<br />
pressati da una molla. La regolazione dell’aspirazione e dell’emissione<br />
viene svolta svolta per mezzo di „slitte“/guide o valvole.<br />
Le pompe a pistoni radiali sono applicabili a pressioni molto elevate di<br />
diverse centinaia di bar. Esse possiedono connessioni di supporto per le<br />
perdite d‘olio, attraverso le quali l‘olio ri uisce nel serbatoio. Non deve<br />
accumularsi pressione all‘interno delle condutture d’olio.<br />
Nelle pompe a pistoni assiali i pistoni sono paralleli o leggermente inclinati<br />
gli uni con gli altri. Queste pompe hanno un numero disparo di pistoni<br />
rendendo l‘alimentazione più stabile.<br />
Le pompe a pistoni assiali si dividono in quelle: a pistone assiale inclinato<br />
e a piatto inclinato. Nelle prime l’involucro e il pistone sono posizionati<br />
angolarmente all’albero di uscita. D’altra parte, nelle pompe a piatto<br />
inclinato, i pistoni sono mossi per mezzo di un piatto „sloped-arrenged“.<br />
Figura 47: Pompa a pistoni assiali, pistone assiale inclinato (immagine di: BoschRexroth)<br />
α
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
I pistoni nelle pompe a pistoni assiali inclinati, vengono ordinati all’interno<br />
di un tamburo rotante. Essi sono ssati su di un piatto rotante per mezzo<br />
di giunte a forma sferica. La rotazione viene trasformata dal piatto al<br />
tamburo attraverso i pistoni, oppure usando giunti cardanici.<br />
A causa dell’angolo tra il piatto e il tamburo le giunte sferiche si muovono<br />
su una via ellittica che facilita il movimento avanti e indietro dei pistoni<br />
durante un giro. La loro forma conica permette l’esecuzione di questo<br />
movimento. È possibile la presenza nel pistone di una ulteriore giuntura<br />
a sfera.<br />
Durante il compimento di un giro il tamburo i pistoni passano atrraverso<br />
due aperture „drusy-shaped“. Attraverso di esse è possibile regolare<br />
anche l‘alimentazione e l‘aspirazione.<br />
Le pompe a pistoni assiali con angolo sso sono pompe costanti. Nelle<br />
pompe modi cabili può essere cambiata l’angolazione del tamburo e<br />
consequentemente la quantità del usso.Le possibilità di modi ca in tutte<br />
e due i lati della posiztione intermedia permette anche l’inversione della<br />
direzione del usso.<br />
α<br />
Figura 48: pompa a pistoni assiali, piatto inclinato (immagine di:<br />
BoschRexroth)<br />
89
90<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
Nelle pompe a piatto inclinato anche i pistoni ruotano dentro al tamburo.<br />
Essi vengono pressati in un piatto inclinato per mezzo di molle oppure<br />
ssati sul piatto con giunte a sfera. Tuttavia sono i pistoni che attraverso<br />
i loro cuscinetti ruotano sul piatto.<br />
La regolazione dell’aspirazione e dell’alimentazione in queste costruzioni,<br />
viene regolata anch’essa attraverso le due aperture „drusy-shaped“. Il<br />
tamburo passa attraverso queste aperture durante la rotazione.<br />
Modi cando l’inclinazione del piatto è possibile cambiare la corsa del<br />
pistone e di consegueza l’espulsione del usso.<br />
Nelle pompe a pistoni assiali con piatto oscillante il tamburo non ruota<br />
insieme al pistoe. È il piatto a ruotare, invece di premere i pistoni uno<br />
dopo l‘altro all‘interno del tamburo.La corsa di ritorno viene effettualta per<br />
mezzo della forza elastica, la quale respinge i pistoni al piatto.<br />
La posizione inclinata del piattello non può essere modi cata. Di conseguenza<br />
queste pompe sono in grado di supportare soltanto una quantità<br />
costante di usso.<br />
Figura 49: pompa a pistoni assiali, a piatto oscillane (immagine di: BoschRexroth)
2.5 Cilindri e motori<br />
Tecnica del uido<br />
Figura 50: comparazione della misura dei dispositivi<br />
Minos<br />
Le pompe trasformano l’energia meccanica in pressione energetica. I<br />
meccanismi idraulici trasformano quest’energia nuovamente in meccanica.<br />
I dispositivi che generano un moto lineare sono chiamati cilindri<br />
o idro-cilindri. D’altra parte, i motori vengono usati per generare moti<br />
rotazionali.<br />
Le valvole vengono utilizzate per controllare i dispositivi. Essi sono<br />
connessi alle pompe per mezzo di tubi.<br />
I cilindri idraulici vengono utilizzati per muovere carichi pesanti, che necessitano<br />
di forze molto grandi. Usi tipici sono la fresatura e l’iniezione. In<br />
questo caso le velocità richieste sono decisamente basse. I cilindri idraulici<br />
possono lavorare anche con alte velocità, ad esempio per chiudere una<br />
pressa attraverso macchine a stampaggio ad iniezione.<br />
I dispositivi idraulici hanno una elevata potenza di densità. Essi sono<br />
perciò de nitivamente più piccoli di altri dispositivi che capaci di una simile<br />
prestazione. I dispositivi elettrici ad esmpio richiedono troppo spazio. I<br />
meccanismi pneumatici sono collocati in una posizione intermediaria tra<br />
i meccanismi idraulici o elettrici.<br />
Dispositivo Elektromotor elettrici (Drehstrom-Asynchronmotor)<br />
(motore asincrono a tre fasi )<br />
Dispositivo Druckluftmotor pneumatici (Lamellenmotor) (motore a lamella)<br />
Dispositivo Hydraulikmotor idraulico (Zahnradmotor)<br />
(motore ad ingranaggi)<br />
91
92<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
2.5.1 Cilindro ad azione singola<br />
I cilindri si dividono in due principali forme di costruzione: ad azione<br />
singola e ad azione doppia. I cilindri ad azione singola trasporta le forze<br />
in una sola direzione. La corsa di ritorno viene svolta una molla o una<br />
forza esterna.<br />
In generale i cilindri consistono in pistoni con pistoni a stelo, il tubo cilindrico<br />
con due „tappi“, i quali chiudono i tubi del cilindro da tutte e due i<br />
lati. I cilindri ad azione singola possiedono soltanto ua connessione per<br />
immettere e espellere il uido idraulico.<br />
Il uido idraulico entra nella camera del pistone pressando quest’ultimo.<br />
Questa forza viene trasformata verso l’esterno attraverso i pistoni a<br />
stelo- La forza del cilindro dipende consequentemente dalla super cie del<br />
pistone e la pressione del uido idraulico. Mentre la velocità di fuoriuscita<br />
del uido dipende dalla quantità del usso.<br />
Il pistone può essere anche a forma di disco, come nei cilindri a doppia<br />
azione. La posizione di partenza ritratta oppure estesa del cilindro è<br />
possibile senza l‘ausilio della pressione. I cilindri con una molla reversa<br />
hanno una corsa breve. La molla infatti necessita di un determinato spazio<br />
e la forza elastica varia durante la sua corsa.<br />
I cilindri plunger possiedono soltanto un pistone a stelo. Quando questi<br />
cilindri sono operativi, non è permesso al pistone di uscire in maniera<br />
completa, in uenzato dal pesante impatto.<br />
Per questa costruzione non ci sono accorgimenti speciali, riguardo l‘area<br />
della super cie interna. Il pistone a stelo deve essere installato nella parte<br />
superiore del cilindro, verso le pareti dell‘involucro.<br />
I cilindri plunger vengono utilizzati su dispositivi di sollevamento o su<br />
carrelli elevatori.Ma possono essere usati anche come ruote nei cilindri<br />
d‘arresto. „Shear forces“ non deveno agire sui pistoni a stelo. Unità di<br />
guida vengono utilizzate quando queste forse vengono a manifestarsi.<br />
Un‘altro cilindro speciale, ad azione singola, è il cilindro a telescopio. Al<br />
suo interno si trovano più pistoni situati uno dentro l‘altro, che scorrono<br />
verso l‘esterno uno alla volta.La lunghezza di questi cilindri è molto lunga.<br />
I cilindri a telescopio „have uo to 5 steps“. La loro corsa di ritorno è molto<br />
lunga ed essi non generano „shear forces“
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
I cilindri a telescopio necessitano di molti „sealings“. Per questo richiedono<br />
un‘accurata precisione nel trattamento, ed i loro costi sono molto elevati.<br />
L‘estensione dei cilindri a telescopio inizia sempre dal pistone più grande.<br />
Esse genera maggior forza rispetto agli altri. Gli altri pistoni escono in<br />
maniera progressiva a seconda della loro grandezza. La forza esercitata<br />
dai pistoni diminuisce relativamente alla loro grandezza.<br />
D‘altra parte però, aumenta la velocità man mano che i pistoni di diametro<br />
inferiore compiono il loro movimento, se la portata rimane costante.<br />
Durante la loro corsa di rientro, ovviamente la velocità tende a diminuire.<br />
Durante quest‘ultimo movimento la portata deve essere ad effetto oscillante,<br />
in modo da prevenire il duro impatto tra un pistone e l‘altro.<br />
I cilindri a telescopio vengono tilizzati ad esempio negli „skips“ e nei sollevatori<br />
idraulici. Il decrescere della forza durante la loro estensionenon<br />
è di grande importanza per gli „skips“, perchè essi richiedono maggiore<br />
forza dzurante la fase di sollevamento. È bene ricordare che quando<br />
l‘ultimo pistone, il più piccolo, compie la sua estensione, il cilindro esercita<br />
il massimo della sua forza.<br />
Ci sono anche cildri a telescopie ad azione doppia. I pistoni di questi cilindri<br />
compiono il loro movimento di ritorno attraverso la pressione, che viene<br />
applicata sulla parte dello stelo, quindi senza l‘ausilio di forze esterne.<br />
I cilindri a telescopio, che possiedono tutti i pistoni di uguale grandezza,<br />
vangono chiamati cilindri a telescopio di bilanciamento della corsa.Poichè<br />
la grandezza della loro super cie è uguale, essi corrono verso l‘esterno<br />
in modo similtaneo. Questo previene dagli impatti di transizione intermedi<br />
tra un pistone e l‘altro.<br />
93
94<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
2.5.2 2.5.2.Cilindri ad azione doppia<br />
I cilindri ad azione doppia sono di uso molto frequente. Essi sono in grado<br />
di espellere la forza in tutte e due le direzioni di corsa. Entrambe le<br />
connessioni del uido idraulico possono essere pressurizzate o connesse<br />
al serbatoio, a seconda del moto di direzione.<br />
I cilindri idraulici possono espellere forze molto grandi grazie alla loro<br />
elevata capacità di pressione. Per permettere questo il pistone a stelo del<br />
cilindro possiede un diametro più largo di quello del cilindro pneumatico.<br />
Molti cilindri idraulici hanno la super cie del pistone due volte più larga<br />
di quella a forma di anello die pistoni a stelo. Perciò le forze generate da<br />
un cilindro idraulico, durante la sua estensione, sono due volte più grandi<br />
di quelle d‘espulsione, durante il rientro del pistone.<br />
Le grandezze delle camere di un cilindro, in tutte e due i lati, variano a<br />
seconda della grandezza della super cie del pistone. Quindi, a volume<br />
costante, il cilindro si estende due volte più lentamente di quando si ritira.<br />
Figura 51: cilindro ad azione doppia (immagine di: BoschRexroth)
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
Un „coupling“ speciale permette il passaggio del uido idraulico dallo<br />
stelo al pistone. Questo avviene mentre il cilindro compie la sua corsa<br />
verso l‘esterno, aumentandone la velocità di uscita, ma riducendone la<br />
forza generata. Un‘alta velocità d‘uscita e necessaria per una rapida<br />
„alimentazione“.<br />
È possibile utilizzare le differenti aree di super cie per trasformare la<br />
pressione. Nel caso il uido idraulico non fosse in grado di fuoriuscire<br />
dalla camera del pistone a stelo, a seconda del rapporto tra le aree della<br />
super cie del pistone una determinata quantità di pressione verrà a<br />
crearsi all‘interno della camera dei pistoni a stelo.<br />
Un‘elevata quantità di pressione potrebbe crearsi anche nel caso che<br />
il uido idraulico, emesso dalla camera del pistone a stelo, fosse fortemente<br />
soffocato/strozzato. Questo fattore è importante e da prendere in<br />
considerazione nel momento della scelta delle valvole e le loro apposite<br />
connessioni.<br />
I cilindri con pistone a stelo singolo sul lato vengono chiamati anche cilindri<br />
differenziati, a causa delle diverse misure delle aree delle super ci<br />
dei pistoni. Mentre i cosi chiamati cilindri „balanced running cylinder“<br />
possiedono un pistone a stelo su ognuno dei due lati.<br />
Questi cilindri hanno la stessa super cie d‘area. Perciò essi producono<br />
la stessa quantità di forza su tutte e due le direzioni e hanno la stessa<br />
velocità di moto direzionale.<br />
Alcuni cilindri idraulici hanno una „end position damping“. Questa ammorbidisce<br />
l‘impatto del pistone una volta raggiunta la posizione nale.<br />
Inoltre sono necessari quando si lavora a velocità molto elevate, oppure<br />
quando devono essere spostati carichi molto pesanti e rallentati non<br />
appena raggiunta la posizione nale.<br />
L‘apertura necessaria per far fuoriuscire il uido idraulico verso l‘esterno,<br />
viene chiusa da una parte del pistone, leggermente prima che esso<br />
raggiunga la posizione nale. Un‘apertura ulteriore, connessa ad un<br />
„adjustable choke“, rimane libera, permettendo di regolare il „throttling“-<br />
-soffocamento/strozzamento--. La valvola di controllo viene connessa<br />
parallelamente con il „choke“, in modo da posizionare a propria scelta la<br />
direzione dello strozzamento.<br />
La sezione del pistone, la quale chiude l‘apertura libera del tubo di scarico,<br />
può essere supportata da scanalature oppure da fori da trapano.<br />
Questo previene da un‘improvviso inizio dello strozzamento, ma potrebbe<br />
causare un impatto indesiderato.<br />
95
96<br />
Minos<br />
2.5.3 Fissaggio dei cilidri<br />
Tecnica del uido<br />
Oltre ai cilindri a doppia azione, qui sopra descritti, esistono molti altri<br />
tipi di costruzione.<br />
Due cilindri possono essere connessi in serie in modo da aumentare la forza<br />
generata. La lunghezza complessiva di questi cilindri „tandem“ è quasi<br />
due volte maggiore a quella di un cilindro con una corsa comparabile. La<br />
forza loro esercitata è quasi il doppio se si confronta con un cilindro con<br />
lo stesso diametro del pistone. Questa costruzione viene usata quando<br />
il diametro del pistone non puo superare una determinata misura.<br />
I cilindri a moto rapido sono usati se si necessita di alte velocita. La costruzione<br />
è simile a quella di un cilindro a telescopio ad azione doppia. Nella<br />
prima parte della corsa fuoriesce il pistone a moto rapido, generando una<br />
piccola forza e un‘alta velocita. Dopodichè „the working stroke starts“ e la<br />
pressione viene applicata sull‘intera area della super cie. L‘intera forza<br />
viene espulsa a bassa velocità. I cilindri a moto rapido vengono usati ad<br />
esempio nelle presse.<br />
Costruzioni ad alette vengono utilizzate per generare un moto oscillante.<br />
Le alette vengono montate su di un albero e possono ricevere la pressione<br />
da tutte e due i lati. L‘involucro determina l‘amplitudine del moto.<br />
È possibile raggiungere valori superiori ai 300°.<br />
Il cilindro a pistone rotante ha una costruzione simile a quella die cilindri<br />
per l‘oscillazione. Esso ha una forma ricurva e muove all‘interno del tubo<br />
curvo del cilindro.<br />
Ci sono molti metodi per ssare un cilindro idraulico. In genere il ssaggio<br />
puo essere di tipo essibile o in essibile. Cilindri a montaggio in essibile<br />
vengono riforniti con uido idraulico attraverso tubi e canali, mentre quelli<br />
essibili richiedono l‘ausilio di manichette.<br />
La „forma costruttiva con piedi“ appartiene al metodo di ssaggio di tipo<br />
in essibile. Il cilindro viene ssato su tutte e due le estremità inferiori.<br />
Tuttavia un montaggio in essibile può essere eseguito per mezzo di una<br />
angia, che puo essere annessa alla testa oppure allo stelo del pistone.<br />
Nel caso che il pistone venisse usato per applicare le forze nel momento<br />
d‘uscita della sua corsa, allora la angia deve trovarsi sulla testa del pistone.<br />
Al contrario, la angia verrà applicata allo stelo nel caso il cilindro<br />
dovrà generare la forza al momento del suo rientro.<br />
Per un ssaggio essibile viene applicata una testa a forca nella parte<br />
inferiore del pistone. Il ssaggio essibile nella parte intermedia del cilindro<br />
viene chiamata „center pin“.
Tecnica del uido<br />
Figura 52: cilindro idraulico con testa a forca<br />
Minos<br />
Il „rod eye“ permette la realizzazione di altri piccoli movimenti, oltre a quelli<br />
oscillanti. La testa a due punte o un „rod eye“ possono essere montati<br />
sul lato dello stelo del pistone. Ma è possibile che lo stelo disponga di<br />
una unica lettatura.<br />
Durante il ssaggio di un cilindro, con una corsa molto lunga, il pistone<br />
potrebbe piegarsi. Per prevenire questo problema bisognerà calcolarne<br />
il peso (buckling load). Il carico di lavoro è impostato al fattore 3,5.<br />
Per de nire il carico „buckling“ dobbiamo ricorrere al calcolo Euler servedoci<br />
dell‘ausilio delle colonne „buckling“. Il tipo di carico si de nisce<br />
a seconda del tipo di ssaggio. Il calcolo viene eseguito per il cilindro<br />
insieme al pistone a stelo.<br />
Il calcolo del carico „buckling“ è multiplo. Tuttavia è anche possibile servirci<br />
del diagramma di supporto distribuito dal produttore.<br />
97
98<br />
Minos<br />
2.5.4 Motori idraulici<br />
Tecnica del uido<br />
Il principio di costruzione dei motori idraulici è simile a quello delle pompe.<br />
A volte è possibile utilizzare queste pompe direttamente in funzione<br />
di motori e senza dover ricorrere a nessun tipo di modi ca. Ma in altre<br />
costruzioni questo non è possibile. Ciononostante è consigliabile di non<br />
adoperare queste pompe in funzione di motori idraulici, perchè i motori<br />
sono in parte diversi nella loro struttura e conseguentemente più ef cienti.<br />
A differenza delle pompe, la quantità del usso, che passa attraverso i<br />
motori, è chiamata capacità di assorbimento. Alcuni motori idraulici questa<br />
capacità è costante per ogni giro. La velocità di rotazione di questi motori<br />
può essere cambiata soltanto attraverso la quantità del usso. In motori<br />
con capacità di assorbimento variabile può essere cambiata anche la<br />
frequenza di rotazione.<br />
I motori idraulici sono divisi in alta e bassa velocità, a seconda della loro<br />
velocità di rotazione. Motori che raggiungono una velocità inferiore ai 500<br />
giri per minuto appartegono alla fascia bassa velocità.<br />
I motori ad ingranaggi possono sopportare frequenze rotazionali molto<br />
elevate di diversi rpm. Essi hanno una capacità di assorbimento costante<br />
e la loro costruzione e il loro principio di funzionamento è simile a quello<br />
delle pompe ad ingranaggi.<br />
Motori a ingranaggi possono avere una o due direzioni di rotazione. Quelli<br />
a doppia direzione di rotazione vengono chiamati anche reversibili, e sono<br />
caratterizzati da una forma di costruzione interna di tipo simmetrico. Motori<br />
a direzione unilaterale hanno „otturatori di pressione“ (pressure ratio<br />
sealing)al loro interno. In questo caso non è permesso di intercambiare<br />
i lati della alta e bassa pressione.<br />
Per iniziare la rotazione viene applicata la pressione alla connessione di<br />
pressione ad alta velocità, e di conseguenza alla ruota di ingranaggio,<br />
esercitando un movimendo torcente sull‘albero. La perdita d‘olio uisce<br />
all‘interno della riserva attraverso connessioni separate.<br />
I motori a pistoni assiali sono anch‘essi paragonabili a quelli delle pompe<br />
a pistoni assiali. Anche i principi del piattello (swashplate) e dell‘asse<br />
inclinato (bent axis) sono usati anche per questi motori. La frequenza di<br />
rotazione e il momento torcente possono essere cambiati modi cando<br />
l‘inclinazione. Anche la direzione di ruotazione può essere invertita.<br />
I motori a pistoni assiali sono molto compatti e possono essere usati ad<br />
esempio come motori da trazione per macchine a lento movimento. In<br />
questo esempio il motore guiida le ruote senza l‘intermediazione degli<br />
ingranaggi.
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
I motori a pistoni radiali, come le pompe, possono essere pressurizzati<br />
dall’interno o dall’esterno. Se i pistoni spingono un „Eccenter“ all‘interno,<br />
verrà compiuta una corsa per giro e per pistone.<br />
Nelle costruzioni inverse i pistoni premono dall‘interno le pareti a forma<br />
d‘onda dell’involucro. Nelle estremità inferiori dei pistoni vengono assemblati<br />
dei rulli che permettono di moderare la forza d’attrito. I pistoni<br />
compiono diverse corse per giro. Perciò questi motori sono più adatti per<br />
frequenze di rotazione non molto grandi.<br />
I motori a pistoni radiali hanno una capacità di assorbimento costante. È<br />
possibile accorciare sino a metà la lunghezza di corsa dei pistoni. Questo<br />
raddoppia la frequenza di rotazione e diminuisce la forza torcente.<br />
Un’altro motore a bassa velocità è il cosi chiamato gerotor. Esso può<br />
essere comparato alle pompe ad ingranaggi interni, all’interno della quale<br />
gli ingranaggi possiedono un dente in meno rispetto a quelle esterne. La<br />
pressione fa girare la ruota interna „lurching“ su quella esterna. L’albero<br />
motore connette le ruote interne con l’albero di trasmissione. Un giro<br />
completo della ruota corrisponde al giro completo di un dente che ruota<br />
intorno all’albero di trasmissione.<br />
Figura 53: motore Gerotor (immagine di: BoschRexroth)<br />
99
100<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
2.6 Condotti e tubi fl essibili<br />
I motori gerotor sono compatti e robusti. La loro capacità di assorbimento<br />
è molto elevata e costante e permette loro di generare una grande forza<br />
torcente per una frequenza di rotazione molto bassa.<br />
Alcuni produttori propongono differenti tipi di motori idraulici. Alcune<br />
costruzioni sono simili a quelle delle pompe rotative a palette, che vengono<br />
pressurizzate per ottenere la torsione. In altre costruzioni dei „rotary<br />
slide“ funzionano da sigilli per coprire lo spazio che intercorre tra le palette.<br />
Il uido idraulico viene trasportato dalla pompa al „consumatore“ per<br />
mezzo di tubi idraulici, stabili e molto resistenti. I tubi essibili vengono<br />
utilizzati per connettere componenti mobili.<br />
Per diminuire l’uso di condotti e tubi essibili, molti componenti, come le<br />
valvole, possono essere connessi l’uno con l’altro. Questo metodo viene<br />
chiamato „chaining“ (seriale, a catena). Attraverso questo metodo i uidi<br />
scorrono attraverso l’apertura di un primo componente no a raggiungere<br />
l’altro.<br />
Condutture e tubi essibili vengono tesi da forze interne e forze esterne.<br />
Il compito primario è quello di trasportare la pressione generata dalla<br />
pompa, la quale necessita di un derminato spessore e solidità delle pareti.<br />
Bisogna prendere in considerazione che possono accumularsi pressioni<br />
più elevate di quelle generate dalla pompa durante la loro trasformazione.<br />
L’estensione, causata dal calore o dall’oscillazione, comporta una ulteriore<br />
tensione dei tubi. Quindi è opportuno prevenire i tubi da eventuali<br />
deformazioni e inclinamenti del raggio. In generale è bene prevenire<br />
ogni tipo di piegatura, perchè possono riscontrarsi sempre perdite di<br />
pressione. Apposite aperture di ventilazione, nella parte superiore della<br />
pompa, servono a rimuovero l’aria al’interno dei tubi.<br />
Per determinare il diametro dei tubi è necessario calcolare la media della<br />
velocità del usso. Molti tubi devono far scorrere l‘intero usso del volume<br />
alimentato dalla pompa. In questo caso, la velocità del usso deve<br />
essere di circa 4 e 6 m/s. Velocità superiori devono essere raggiunte<br />
soltanto con la ressione.<br />
Per prevenire la fomazione di cavitazioni la media della velocità del usso<br />
non deve superare 1 m/s. Perciò il dametro del tubo di immissione è più<br />
largo di quello della pressione. I tubi che riconducono al serbatoio devono<br />
essere appropriati a bassa velocità, equivalente circa a 3 m/s.
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
Connessioni separabili delle tubatura vengono fabbicrate con connessioni<br />
a dado o ad anello. Il bordo appuntito dei sigilli ad anello viene pressato<br />
verso il tubo formando una connessione compatta. Per tubi molto larghi<br />
vengono usate delle ange.<br />
Giunte oscillanti permottono di conettere due parti mobili. Le forze sviluppate<br />
vengono assorbite da un cuscinetto. Piccole forze sono quindi<br />
suf cienti per il movimento attuale.<br />
I tubi fessibili sono fatti di gomma resistente all‘olio, rivestiti da un reticolato<br />
di tela o d‘acciaio, per aumentarne la resistenza. Sottopressione il tubo<br />
si estende di poco, facendo crescere la resiliensa totale dell‘intero dispostivo<br />
draulico.Questo effetto viene utilizzato per attenuare l‘oscillazione.<br />
Separatori rapidi vengono usati con tubi di connessione separabili. Essi<br />
possono essere disconnessi soltanto in mancanza di pressione.<br />
Le connessioni devono essere costruite senza creare dei nodi. Essi non<br />
non devono presentare contorsioni. Per prevenire piccole piegature devono<br />
pendere possibilmente verso il basso.<br />
Figura 54: connessioni per tubi fl essibili<br />
101
102<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
2.7 Valvole di controllo di direzione<br />
La trasformazione di energia dalla pompa ai dispositivi idraulici viene eseguita<br />
da valvole differenti. Le valvole di controllo di direzione accendono<br />
e spengono i motori o cilindri e invertono la direzione del moto. Per poter<br />
controllare la quantità del usso e la pressione queste valvole devono<br />
connettere o disconettere i differenti tubi idraulici.<br />
A seconda del tipo di costruzione le valvole di controllo di direzione<br />
possono essere suddivise in valvole con sede o a spola. Le valvole a<br />
pistoni ruotanti e pistoni longitudinali appartengono alla categorie delle<br />
valvole a spola. Al giorno d‘oggi vengono utilizzate principalmente le<br />
valvole a pistoni longitudinali, perchè essere possono essere controllate<br />
da elettromageti.<br />
Nelle valvole a pistoni longitudinali il pistone slitta all‘interno del tubo<br />
cilindrico dell‘involucro. A seconda della sua posizione al dispra della<br />
corsia di sxcorrimento, porte differenti vengono connesse o bloccata.<br />
Le forze della pressione si compensano le une con le altre sulla slitta del<br />
pistone, è per questo che le forze operative delle valvole a pistone sono<br />
molto piccole. Gli elettromagneti all‘interno dei controlli elettrici sono di<br />
conseguenza molto piccoli. A seconda del tipo di costruzione del della<br />
slitta del pistone e le porte dell‘involucro possono essere prodotte diverse<br />
quantità del usso.<br />
A<br />
Figura 55: valvola a sede (immagine di: BoschRexroth)<br />
P<br />
T
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
Tra la slitta del pistone e l‘involucro intercorre uno spazio a forma di anello.<br />
Questo rende le valvole a pistone non del tutto resistenti alla sporcizia.<br />
Queste valvole infatti sono particolarmente sensibili a piccole impurità che<br />
vanno a depiositarsi all‘interno di questo spazio, e possono essere causa<br />
di problemi durante loscorrere del pistone. Elementi impuri, di dimensione<br />
più grande, causano meno problemi, infatti data la loro grandezza essi<br />
passano attraverso le aperture della valvola.<br />
Le valvole a sede contengono sigilli sferici o a forma di cono. Questi vengono<br />
pressati dal loro perno attraverso l‘ausilio di molle. Uno „stantuffo“/<br />
pistone viene usato per premere il corpo del perno in direzione contraria<br />
a quella della forza prodotta dalla molla, che permette il passaggio del<br />
uido. La pressione deve sempre agire nella stessa direzione della forza<br />
elastica. Se viene applicata la pressione alle valvole a sede nella direzione<br />
sbagliata, essa spingere il „sigillo“ in direzione contraria alla forza elastica.<br />
Di conseguenza le valvole di controllo di direzione non funzioneranno.<br />
La pressione applicata sulle valvole, collocate in posizione di blocco,<br />
spingono il corpo del sigillo insieme alla forza prodotta dalla molla contro<br />
il suo perno. Queste forze accrescono con la pressione, per questo motivo<br />
le valvole a sede sono praticamente prive di sigillo. Tuttavia vengono<br />
usate di più valvole semplici, con minor numero di porte, di quelle a sede.<br />
Poichè non vi è essun movimento di slitta tra il corpo della valvola e<br />
l‘involucro, le valvole a sede presentano meno problemi nei confronti di<br />
piccole impurità. Tuttavia elementi più grandi possono insinuarsi tra il<br />
corpo del sigillo e il suo perno.<br />
2.7.1 Indicazioni delle valvole di controllo di direzione<br />
Le valvole di controllo di direzione vengono indicate con due numeri<br />
separati da uno slash (barra diagonale). Il numero delle porte si trova<br />
davanti allo slash, mentre dall‘altro lato viene riportato il numero delle<br />
posizioni. Molte valvole di direzione di controllo idraulico hanno quattro<br />
porte e due tre posizioni di cambio. Esse vengono indicate come 4/2<br />
oppure 4/3. Sono possibili anche altre combinazioni. bloccando una delle<br />
uscite, ad esempio, cambiera il valore di 4/2 in 3/2.<br />
A differenza dei pneumatici, le porte vengono marcate dalle lettere. La<br />
porta della pressione viene indicata dalla lettera P. Le valvole di controllo<br />
di direzione che possiedono quattro porte hanno due „working port“,<br />
indicate dalle lettere A e B. La linea che riconduce (il uido)Dal serbatoio<br />
viene indicata con la lettera T.<br />
103
104<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
2.7.2 Posizioni di cambio sovrapposte<br />
Nei simboli delle valvole di controllo di direzione le cassette delle due posizioni<br />
di cambio, vengono assegnate con le lettere A e B. Se le posizioni<br />
fossero tre, alla cassetta intermedia verra assegnato il numero 0. Queste<br />
valvole possono cambiare, partendo dalla cassetta intermedia, su una<br />
delle due posizioni circostanti. La posizione di riposo verra assegnata<br />
quando la valvola non è operativa. essa viene indicata solitamente alla<br />
cassetta di destra.<br />
Nell‘idraulica le valvole di controllo di direzione, con tre posizioni assegnabili,<br />
le posizioni intermedie assumono un‘altra funzione. Le posizione<br />
di blocco intermedie vengono utilizzate per fermare i motori o i cilindri. In<br />
questo caso tutte le posizioni vengono chiuse le une verso le altre. Una<br />
pompa a modo costante produce sempre una pressione completa. La<br />
quantità di volume passa attraverso una valvola di controllo di pressione<br />
per tornare al serbatoio.<br />
D‘altra parte nella circolaizione delle posizione medie la porta della pressione<br />
viene connessa con la porta della riserva. La pompa guida di nuovo<br />
nel serbatoio e quasi senza pressione la quantità del usso. Entrambe<br />
le porte vengono bloccate come nella posizione di blocco intermedia. La<br />
circolazione senza pressione consuma meno energia, e consequentemente<br />
mantiene basso il riscaldamento del udo.<br />
Tuttavia la pressione non è più applicata ad altri „consumer“ daurante<br />
la circolazione senza pressione. Questo si può prevenire connettendo<br />
diverse valvole con circolazione nella posizione media in serie. Questo<br />
problema potrebbe essere ridotto se si accendessero tutti i „consumer“<br />
contemporaneamente.<br />
Un‘altra posizione media connette insieme tre porte delle quattro porte.<br />
Questo permette di applicare la pressione su tutte e due le porte<br />
operative oppure di connetterle al serbatoio. Questa è la cosi chiamata<br />
„chair middle position“ (posizione intermedie seriali). In alcune posizioni<br />
intermedie tutte e quattro le porte vengono connesse insieme. Le valvole<br />
che dispongono più di quattro porte permettone ulteriori variazioni.<br />
Per poter accendere e spegnere rapidamente i dispositivi, le valvole di<br />
controllo di direzione agire/cambiare velocemente. Tuttavia un rapido<br />
aprirsi e chiudersi delle valvole comporta picchi di pressioni indesiderate<br />
all‘interno del uido.<br />
Perciò gli angoli di controllo sono caratterizzati da spigoli e tacche. Questo<br />
ne riduce l‘accelerazione del uido.
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
Attraverso lo spostamento delle slitte delle valvole si aprono o si chiudono<br />
diverse porte delle valvole di controllo di direzione. La sequenza di procedura<br />
viene indicata con il concetto di sovrapposizione „overlapping“.<br />
Nella sovrapposizione positiva la slita si muove blocando una delle porte<br />
prima che la porta successiva viene aperta. Durante lo spostamento tutte<br />
le porte sono bloccate per un breve periodo di tempo. Questo previene<br />
da ogni da ogni uido senza controllo che passa attraverso la valvola di<br />
controllo.<br />
Mentre nela sovrapposizione negativa tutte le porte vengono9 connesse<br />
insieme per un tempo breve, durante il movimento della slitta. Una delle<br />
porte si apre brevemente prima che l‘altra si blocchi. Questo riduce<br />
l‘impatto della pressione.<br />
La sovrapposizione zero necessita di un‘alta precisione durante la fabbricazione<br />
delle valvole. Le porte si aprono e si bloccano allo stesso<br />
tempo. Questo offre come vantaggio la possibilità di usare entrambe le<br />
sovrapposizioni, positiva e negativa.<br />
I diagrammi di controllo vengono usati per rappresentare gra camente<br />
lo spostamento della sovrapposizione. La sovrapposizione negativa o<br />
positiva viene rappresentata come posizione intermedia, con una cassetta<br />
aggiuntiva nel simbolo delle valvole di controllo di direzione.<br />
Ü<br />
Figura 56: sovrapposizione della valvola (immagine di: BoschRexroth)<br />
Ü<br />
105
106<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
2.7.3 L’uso delle valvole di controllo di direzione<br />
A seconda del loro uso le valvole di controllo di direzione possono operare<br />
manualmente, maccanicamente, elettricamente, utilizzando bobine<br />
magnetiche, pneumaticamente oppure idraulicamente. Valvole di controllo<br />
di misura più piccola possono operare in modo diretto. Il segnale<br />
di controllo per le valvole di controllo più grandi invece viene ampli cato<br />
prima di tutto attraverso l‘utilizzo delle valvole di pilota di controllo. Il pilota<br />
di controllo viene utilizzato principalmente per le valvole di controllo<br />
alimentate elettricamente.<br />
Le valvole di controllo che operano manualmente vengono fornite di solito<br />
di una leva. Le valvole di controllo con due posizioni di cambio vengono<br />
ausiliate da una molla per compiere il loro rientro. Mentre, per le valvole<br />
a tre posizioni di scambio, le molle vengono utilizzate per spostare le<br />
valvole nella posizione intermedia quando esse non sono operative.<br />
Nelle valvole di controllo chiusura, quando la valvola non è operativa la<br />
posizione di cambio rimane invariata.<br />
Le valvole di controllo che operano meccanicamente vengono spesso<br />
fornite di un rullo. Esso viene attivato da componenti meccaniche, come<br />
la camma e camma a disco. Per riportare alla posizione di partenza il<br />
pistone viene adoperata una molla.<br />
Le valvole di controllo di direzione possono operare anche attraverso<br />
l‘utilizzo di pressione idraulica o pneumatica. La pressione spinge il<br />
pistone delle valvole di controllo. Le valvole funzionanti a pressione<br />
idraulica hanno l‘area della super cie del pistone più piccola rispetto a<br />
quelle operanti a pressione pneumatica, perchè le pressioni idrauliche<br />
sono decisivamente superiori a quelle pneumatiche.<br />
Le valvole di controllo alimentate elettricamente vengono usate principalmente<br />
in sitemi automatizzati. Per operare su una valvola di controllo di<br />
direzione a due posizioni di cambio è suf ciente una bobina magnetica.<br />
Per tre posizioni sono necessarie due bobine. Le molle vengono utilizzate<br />
per riportare le valvole al loro punto di partenza o nella loro posizione<br />
intermedia.<br />
Il consumo della corrente dei magneti è indipendente dalla posizione del<br />
bar, ciò signi ca che la bobina non brucierà in caso di „slider clamping“.<br />
„The switching is smooth due to a longer switching time“. When turning<br />
off a spark quenching shuold be provided at the contacts.“<br />
I dispositivi di corrente diretta sono a lunga durata.<br />
Magneti a corrente alternata consumano molta corrente al momento della<br />
partenza del pistone. Questa forza è più grande di quella esercitata al<br />
momento del rientro. Perciò „il tempo di cambio“ è più breve, ma in caso<br />
di „slider clamping“ la bobina può prender fuoco. „However, there is non<br />
need for a spark quenching.“
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
Le bobine magnetiche „bagnate“ vengono lavate dal uido idraulico.<br />
Questo previene la loro corrosione e dissipa il calore. I magneti „switch<br />
smoother“ a causa dell‘attrito del uido idraulico. Le bobine magnetiche<br />
devono essere a prova di pressione.<br />
Nelle costruzioni „asciutte/a secco“ delle bobine magnetiche „the pusher“,<br />
il quale opera sulle guide della valvole, necessitano di una guarnizione.<br />
Per muovere il „pusher“ è richiesta una grande forza per prevalere sulla<br />
forza d‘attrito.<br />
In ambienti a rischio di esplosione vengono utilizzate bobine magnetiche<br />
speciali.<br />
Le valvole di direzione a controllo elettrico possono operare anche con<br />
un supporto manuale di operazione. Questo permette di azionare le<br />
valvole senza elettricità. L‘operazione di supporto manuale deve essere<br />
usata con cautela per poter prevenire ogni tipo di movimento indesiderato<br />
all‘interno del sistema.<br />
Figura 57: valvole di controllo di direzione a funzione elettrica (fi gura di: BoschRexroth)<br />
107
108<br />
Minos<br />
2.8 Valvole di blocco<br />
Tecnica del uido<br />
Le valvole di blocco/serraggio arrestano il uido in tutte e due le direzioni.<br />
Quest‘azione di blocco può essere effettuata usando una valvola di<br />
blocco a palla. Perciò questi tipi di valvole appartengono alla categoria<br />
delle valvole di controllo di direzione.<br />
Le valvole a sede vengono utilizzate per poter arrestare il uido da una<br />
sola direzione. Questa costruzione previene dalla perdita d‘olio sul punto<br />
di blocco. Allo stesso tempo il uido che scorre nella direzione opposta<br />
deve essere incontrastato. Queste valvole vengono più comunemente<br />
chiamate valvole di ritegno.<br />
Il corpo della guarnizione può essere a palla, a cono o a disco. La molla<br />
preme la guarnizione sul suo perno. La forza della molla è relativamente<br />
bassa perchè essa deve essere sopraffatta dal uido in di direzione<br />
d‘apertura per aprire la valvola. Per aprire la valvola opposta alla direzione<br />
della forza esercitata dalla molla la pressione varia a seconda del tipo di<br />
costruzione, e si aggira attorno al valore di 0,5 no 5,0 bar.<br />
In posizione d‘arresto la molla agisce per mantenera chiusa la valvola.<br />
Tuttavia gran parte della forza viene esercitata dalla pressione. La posizione<br />
„d‘installazzione“ non è importante. Le valvole di blocco senza molla<br />
devono essere montate in posizione verticale. Il corpo della guarnizione<br />
si muove no alla super cie attraverso il suo peso stesso.<br />
Le valvole di ritegno vengono utilizzate per prevenire le perdite delle<br />
valvole di controllo di direzione con il pistone a guida. Questo previene,<br />
ad esempio, „ the unwanted sinking of loads.“ Le valvole di ritegno di<br />
connessione e di uido, in parallelo, permettono di far scorrere il uido in<br />
una unica direzione. Nella direzione opposta il uido „by-passa“ le valvole<br />
da uido attraverso le valvole di ritegno aperte.<br />
Le valvole di ritegno vengono usate anche quando più pompe vengono<br />
connesse insieme da un unico tubo. Esse prevengono il ri uire del uido<br />
nella direzione opposta tra una pompa e l‘altra. Esse possono essere<br />
usate anche il drenaggio die tubi e die serbatoi.<br />
Una costruzione speciale delle valvole di ritegno è connessa parallelamente<br />
con i ltri. L‘aumentare dell‘otturazione die ltri incrementa anche<br />
la pressione. Le valvole di ritegno si aprono in modo opposto dalla forza<br />
esercitata dalla molla e permette al uido di by-passare i ltri. Ma in questo<br />
modo il uido non viene più ltrato.<br />
Le valvole di ritegno a circuito chiuso vengono usate per compensare la<br />
fuoriscita dell‘olio idraulico.
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
Nella maggior parte die casi l‘arresto delle valvole di ritegno è necessario<br />
solo per un breve periodo di tempo. Per esempio, se una valvola di<br />
ritegno viene usata per prevenire un „sinking of load“ indesiderato, esso<br />
deve essere aperto „quando si desidera l‘abbassamento“. In questo caso<br />
vengono usate valvole di ritegno sbloccabili.<br />
Le valvole di ritegno vengono utilizzate nelle presse idrauliche come<br />
cilindri „pre ll“. Essi lasciano passare una grande quantità d‘olio dal<br />
contenitore ausiliare alla pressa del cilindro durante la corsa „anticipata.“<br />
Durante la corsa di rientro del pistone il uido idraulico ri usce nel contenitore.<br />
Le valvole pre ll vengono chiuse durante l‘operazione di „pressa“.<br />
Lo sblocco, in molti casi, può essere eseguito idraulicamente. Per sbloccare<br />
le valvole di ritegno la pressione viene applicata da una porta<br />
aggiuntiva. La pressione agisce su un pistone, il quale trascina il corpo<br />
della guarnizione, no a sbloccare le valvole.<br />
„To unblock a double action cylinder, the control pressure at each side of<br />
the cylinder is taken trough a branch line from the inlet pipe at the other<br />
side respectively. Two unblockable check valves for both inlet pipes of<br />
the double action cylinder may be arranged in one housing.“<br />
Figura 58: valvola di ritegno sbloccabile (fi gura di: BoschRexroth)<br />
B<br />
A<br />
X<br />
109
110<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
Le valvole di ritegno sbloccabili posso essere avvitate anche direttamente<br />
alla vite della porta del cilindro. Nel caso di rottura di un tubo, all‘interno<br />
del condotto, i cilindro si arresterà. Certe protezioni di anti rottura sono<br />
necessarie ad esempio nelle „lifting platforms“.<br />
Le valvole di ritegno sbloccabili ed a controllo diretto si sbloccano rapidamente<br />
aprendo sbocco per il uido. Questo però può provocare pressione<br />
o forti scariche all‘interno del dispositivo idraulico. Per prevenire che ciò<br />
avvanga vengono utilizzate valvole di ritegno sbloccabili con il pilota di<br />
controllo.<br />
Il pilota di controllo permette di aprire un buco con una piccola area di<br />
sezione a croce. Questa è in grado di ridurre lentamente la pressione.<br />
Dopodichè si apre. Il pilota di controllo rende possibile alle valvole di<br />
ritegno sbloccabili, di operare a basso controllo di pressione.<br />
Le valvole di ritegno sbloccabili sono in grado di funzionare anche meccanicamene<br />
o elettricamente. La funzione di sblocco è la stessa, soltanto<br />
il metodo è differente.<br />
Le valvole usate per una combinazone logica dei segnali sono appartengono<br />
alle valvole di blocco. Nelle valvole di ritegno alternate due<br />
valvole vengono connesse ad un modulo composto da due entrate ed<br />
una uscita, ed al loro interno si trova anche „retaining element“ capace<br />
di muoversi liberamente.<br />
Quando viene applicata la pressione si uno dei due ingressi „the retaining<br />
element“ blocca l‘altro. La pressione però può essere applicata anche<br />
all‘uscita. Se a tutte e due porte d‘ingresso viene applicata la pressione,<br />
allora essa aumentará sulla porta d‘uscita. Se su tutte e due le entrate<br />
viene applicata una stressa quantità di pressione, la posizione del „ritaining<br />
element“ rimane incerta. Questo tipo di prestazione viene de nita<br />
logica o funzione.
2.9 Valvole di pressione<br />
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
Le valvole di pressione mantengono costante un determinato valore della<br />
pressione, oppure possono abbassarne il valore attuale. Esse possono<br />
accendere o spegnere diversi componenti situati nei dispositivi idraulici.<br />
Le valvole di pressione possono dividersi in due tipi fondamentali. Le<br />
prime sono le valvole di controllo di pressione. Esse solitamente si arrestano<br />
in mancanza di pressione. Mentre a pressione troppo elevata<br />
esse si aprono.<br />
Le altre sono le valvole di riduzione di pressione. Queste rimangono<br />
aperte in macanza di pressione.Esse si chiudono soltanto quando il<br />
valore desiderato viene raggiunto.<br />
2.9.1 Le valvole di controllo della pressione<br />
Ogni dispositivo idraulico possiede una o più valvole di controllo della<br />
pressione. Esse possono essere adoperate per proteggere la pompa dalla<br />
formazione di pressioni elevate. Le ciondutture a cui vengono connesse<br />
queste valvole non devono essere di tipo bloccabile.<br />
Figura 59: valvole diretta di controllo della pressione (BoschRexroth)<br />
111
112<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
Se non ci fosse un „consumatore“ del uido, prodotto dai meccanismi<br />
idraulici con una pompa a modo costante, la sua intera quantità sarebbe<br />
costretta a passare attraverso le valvole di controllo della pressione per<br />
poter tornare indietro all’interno del serbatoio. L’energia della pressione<br />
viene trasformata in calore. La valvole di pressione mantengono ancora<br />
la pressione al loro interno nel valore modi cato.<br />
Le valvole valvole di controllo della pressione piccole sono direttamente<br />
operative. È possibile utilizzare le stesse costruzioni delle valvole con<br />
sede o a spola. In tutte e due la pressione agisce su una super cie che<br />
viene spinta in direzione opposta dalla forza prodotta dalla molla. La<br />
valvola si apre non appena la forza della pressione è superiore a quella<br />
della molla.<br />
Modi cando la forza della molla è possibile impostare diversi valori<br />
d‘apertura della pressione. L‘utilizzo dei „damping or throttling pistons“<br />
previene dall‘oscillamento del corpo della valvola.<br />
Il vantaggio delle valvole con sede consiste nella loro capacità rapida di<br />
aprirsi e di bloccarsi. D‘altra parte però le valvole a spola permettono un<br />
controllo molto ne, a causa delle tacche presenti nella loro guida/slitta.<br />
Le valvole a controllo diretto di pressione, per poter lavorare con quantità<br />
di uido molto grandi, necessitano di una maggiore forza che dovrà<br />
essere esercitata dalla molla. Di conseguenza hanno bisogno di valvole<br />
di costruzione più grande e con maggiore forza di scambio. Le valvole<br />
di controllo della pressione con pilota di controllo sono più adatte per<br />
questo tipo di esigenze.<br />
Le valvole di controllo della pressione con pilota di controllo consistono in<br />
una valvola principale e una valvola di controllo pilota. Il corpo della valvola<br />
principale è pressurizzato su di un determinato punto del suo corpo.<br />
Un piccolo „starter/choke“ passa la pressione nella direzione opposta,<br />
cosicchè la forze possano compensarsi le une con le altre-<br />
Le valvole rimangono chiuse per mezzo di una molla. Poichè le forze<br />
della pressione, nelle valvole di blocco, si compensano le une con le<br />
altre, minore sarà la forza necessaria prodotta dalla molla.<br />
La valvola di controllo diretto della pressione viene usata per limitare la<br />
pressione nella valvola principale. La valvola pilota si apre quando eccede<br />
il valore della pressione modi cato. La quantità del uido che può<br />
passare attraverso „il choke“ è limitata. La differente pressione che ne<br />
risulta sposta il corpo delle valvole ed essa si apre.
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
Il uido idraulico che passa attraverso la valvola pilota, può ri uire nel<br />
serbatoio attraverso il tubo di ritorno della valvola principale. Tuttavia<br />
questo potrebbe provocarne il formarsi della pressione nel suo interno,<br />
cambiando consequentemente anche il valore della pressione della<br />
valvola pilota.<br />
Per prevenire che ciò avvenga, il uido della valvola pilota viene ricondotto<br />
al serbatoio separatamente da quello della valvola principale. A seconda<br />
dello „stop plug installation“ il tubo delle valvole di controllo della pressione<br />
possono essere installati in modi differenti.<br />
Nei sistemi di controllo remoti, la valvola di controllo viene installata in<br />
un posto differente e lontana dalla valvola principale. Questo permette<br />
di installare la valvola principale vicino al dispositivo idraulico, ed in questo<br />
modo sarà facile all‘operatore accedere a quella pilota. Entrambe le<br />
valvole sono connesse tra di loro attraverso una piccola area di sezione.<br />
Connettere una valvola di controllo di direzione in parallelo con una di<br />
controllo pilota ne riduce il controllo della pressione non appena le valvole<br />
di direzione si aprono. In questo caso la si aprirà anche la valvola<br />
principale. È possibile utilizzare questo sistema, ad esempio, in sistemi<br />
di circolazione senza pressione per mezzo di piccole valvole di controllo<br />
di direzione. Quando si usa una pompa costante, questa permette di<br />
alimentare il uido idraulico indietro nel serbatoio senza un grosso consumo<br />
di energia.<br />
Figura 60: valvola di controllo di pressione con pilota di controllo (immagine<br />
di: BoschRexroth)<br />
113
114<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
Connettendo parallelamente diverse valvole pilota, con controlli di pressione<br />
differenti, permette di modi care pressioni differenti nella valvola<br />
principale. Le valvole pilota vengono accese o spente attraverso piccole<br />
valvole di controllo di direzione.<br />
Fondamentalmente è possibile controllare più valvole principali allo<br />
stesso tempo per mezzo di una sola valvola pilota. Ma questo potrebbe<br />
provocare l‘oscillazione della valvola principale.<br />
Le valvole di controllo di limite della pressione possono svolgere anche<br />
altre funzioni oltre a quella di limitare la pressione. Esse hanno una<br />
costruzione simile alle valvole di controllo della pressione ma vengono<br />
indicate in maniera differente.<br />
Le valvole d‘arresto sono valvole di pressione. Esse mantengono sottopressione<br />
l‘olio idraulico che ri uisce dal cilindro. Il uido idraulico richiede<br />
una determinata pressione per iniziare a fuoriuscire dal cilindro, perciò<br />
il pistone è pressurizzato in tuttu e due i lati. Questo stato è chiamato<br />
„hydraulically clamped“.<br />
Quest‘ultimo viene usato quando devono essere trainati carichi con pistoni<br />
a stelo. Questo previene da ogni movimento incontrollato del cilindro. Le<br />
valvole di ritegno devono essere connesse in parallelo con in modo da<br />
permettere al uido idraulico di scorrere liberamente in direzione opposta,<br />
by-passando le valvole di pressione.<br />
Le valvole di pressione, le quali applicano una pressione ulteriore una<br />
volta raggiunto un determinato valore della pressione, vengono indicate<br />
anche come valvole sequeziali. Ad esempio, un cilindro d‘alimentazione<br />
scorre verso l‘esterno soltanto quando il cilindro di bloccaggio ha raggiunto<br />
una certa pressione, raggiungendo così la forza di blocco.<br />
Le valvole di ritegno vengono connesse parallelamente anche con le<br />
valvole seriali, per prevenire che il uido scorra indirezione opposta.<br />
Le valvole seriali possono essere spente anche attraverso delle porte<br />
di controllo separate. Queste valvole seriali di controllo esterne operano<br />
nello stesso modo di quelle di direzione 2/2. Ma nelle prime è possibile<br />
modi care il controllo della pressione. Nelle valvole seriali „self-directed“ il<br />
controllo della pressione è disteso dalla linea d‘entrata delle valvole seriali.
Tecnica del uido<br />
2.9.2 Valvole di riduzione di pressione<br />
Minos<br />
Le valvole della pressione „cut-off“ sono simili alle valvole di sequenza.<br />
Macchinari tipici che utilizzano queste valvole sono le presse. In esse è<br />
possibile l‘utilizzo di due pompe per generare una portata comune che<br />
permette il movimento dei cilindri.<br />
Una delle pompe, che produce un valore di pressione molto basso, alimenta<br />
larga parte della portata, mentre l‘altra pompa agisce con l‘alta pressione<br />
su di una piccola quantità del uido. Per ottenere un‘alimentazione<br />
rapida del movimento entrambe le pompe lavorano insieme sin dall‘inizio.<br />
Con l‘aumentare dello sforzo di una pressa aumenta anche la pressione<br />
nel tubo d‘aspirazione dei cilindri. Le valvole della pressione sequenziali<br />
rendono senza pressione il modo della circolazione del uido nella pompa<br />
che alimenta larga parte della portata. A questo punto la portata viene<br />
alimentata soltanto dall‘altra pompa.<br />
Un processo simile viene usato per riempire gli accumulatori idrici. Una<br />
volta raggiunto il valore della pressione desiderato per il riempimento, le<br />
valvole della pressione cut-off rendono senza pressione la circolazione<br />
della pompa. Per prevenire le perdite del uido idraulico dall‘accumulatore<br />
viene utilizzata una valvola di ritegno.<br />
Le valvole di riduzione della pressione vengono usate per ridurre la pressione<br />
nei dispositivi idraulici. Queste sostituiscono l eventuale utilizzo di<br />
un altra pompa di diminuire la pressione.<br />
Le valvole di riduzione di pressione piccole sono a controllo diretto, e<br />
quelle usate per lavorare a larghe quantita di uido hanno il pilota di<br />
controllo. Il principio di costruzione e lo stesso delle valvole a spola. Esse<br />
utilizzano un tubo singolo per lo scarico dell‘olio, che viene separato dai<br />
tubi di quello principali perche sono sotto pressione.<br />
Le valvole di riduzione di pressione ricevono pressione alla loro entrata.<br />
Essa deve essere superiore al valore desiderato di trasformazione. Se<br />
la forza della pressione di entrata `e minore del valore desiderato, essa<br />
fuoriuscira l intero valore dall ingresso d‘uscita.<br />
Le valvole di riduzione a controllo diretto dispongono di una valvola a<br />
saracinesca„gate valve“, su cui su di un lato viene applicata la pressione<br />
d‘uscita. Sull‘altro lato, mentre, viene applicata la forza prodotta da una<br />
molla con valore regolabile. Quando il valore della pressione d‘uscita<br />
`e inferiore la molla mantiene aperta la valvola. Le valvole si bloccano<br />
soltanto attraverso l‘aumentare della pressione al di sopra del valore<br />
desiderato e piu grandi della forza prodotta dalla molla.<br />
115
116<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
La pressione d‘uscita, nelle valvole di riduzione di pressione con pilota di<br />
controllo, viene applicata anche su di un lato della valvola a saracinesca<br />
da un choke. Poiche tutte e due le forze della pressione si compensano<br />
l‘una con l‘altra la forza necessaria esercitata dalla molla, per poter<br />
mantenere le valvole aperte, sara minima.<br />
Come valvola pilota di controllo viene usata una valvola di controllo a<br />
bassa pressione. Essa limita la pressione all‘interno dello spazio, dove `e<br />
situata la molla. Una volta raggiunto il valore della pressione desiderato<br />
la valvola si apre. Poiche la pressione d‘uscita e ancora applicata alla<br />
valvola a saracinesca, la valvola principale rimane bloccata e la pressione,<br />
dopo essere passata attraverso la valvola di riduzione, non aumenta.<br />
Le valvole di riduzione di pressione generalmente si suddividono in<br />
costruzioni a 2 direzioni e a 3 direzioni. In quelle a 2 direzioni viene ridotta<br />
pre prima la pressione che si trova in posizione d‘uscita. Se la pressione<br />
continua ad aumentare, a causa di in uenze esterne, non sara possibile<br />
ridurla.<br />
Nelle costruzioni a 3 direzioni c e una ulteriore connessione al serbatoio,<br />
che permette di ridurre la pressione di fuoriuscita. Le valvole di riduzione<br />
di pressione funzionano come una valvola di controllo di pressione.<br />
Figura 61: valvola di riduzione di pressione a 2 direzioni (immagine di:<br />
BoschRexroth)
2.10 Valvole a fl usso<br />
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
Le valvole a usso in uenzano la quantita del uido. Questo permette<br />
di cambiare la velocita dei cilindri idraulici o motori. „The possibility of<br />
stepless changing of the volume ow and consequently the speed is<br />
favourable in hydraulics.“<br />
D‘altra parte pero, lo svantaggio di ridurre la quantita del usso, e che<br />
una parte dell energia e trasformata in calore. Questo aumenta del uido<br />
idraulico.<br />
Le valvole a usso hanno una costruzione molto semplice. Malgrado le<br />
perdite d energia, causate dal decrescere del volume, queste valvole<br />
sono molto usate. Tuttavia e possibile modo care la quantita del uido<br />
usando una pompa a usso modi cabile.<br />
Pompe ad alimentazione costante producono una determinata quantita<br />
di uido. Se il „consumer“ richiede meno velocita, viene utilizzata una<br />
valvola a usso come separatore. La parte rimanente del uido puo<br />
raggiungere il serbatoio passando attraverso le valvole di controllo di<br />
pressione oppure attraverso le valvole a usso.<br />
Le valvole a usso piu importanti sono le valvole a „choke“ e le valvole<br />
di regolazione del usso.Le prime possiedono una costruzione semplice,<br />
ma la quantita del uido puo cambiare attraverso la pressione. Il secondo<br />
tipo di valvole, mentre, sono in grado di bilanciare le pressioni differenti<br />
e di mantenere costante la quantita del usso.<br />
Anche le valvole di regolazione del usso possiedono un „choke“. Se<br />
cambia la temperatura del uido idraulico cambia anche il suo valore<br />
di viscosita, che in uenzera automaticamente il lavoro del „choke“. Per<br />
questo e importante selezionare un modello di costruzione, che mantenga<br />
basso il piu possibile il valore della viscosita.<br />
Oltretutto i separatori del uido passano anche attraverso le valvole a<br />
usso. Di solito essi vengono usati per dividire il uido in parti eguali. Ad<br />
esempio, questo puo essere usato per eseguire un‘espansione sincronizzata<br />
di due cilindri, indipendentemente dal loro carico.<br />
117
118<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
2.10.1 Valvole a farfalla/ Valvole choke<br />
Il uido passa attraverso una sezione ristretta all‘interno delle valvole<br />
choke. „The volume ow value depends on the pressures before and<br />
after the choke, as well as the cross sectional area of the restriction and<br />
the uid’s viscosity. The higher the pressure difference and the lower the<br />
viscosity of the uid the larger the volume ow. “<br />
Constant chokes have a constant cross sectional area of the restriction<br />
area. Such constant chokes are used in different hydraulic components.<br />
Depending on the construction, the restriction can be long and tube-<br />
shaped or short like an ori ce.<br />
The restriction in a choke has a circular cross sectional area, which re-<br />
duces the viscosity in uence on the throttling. The circular form has the<br />
largest ratio value of the area to the circumference.<br />
The longer the restriction area the higher the viscosity dependence. There-<br />
fore, ori ces are frequently used. The fouling of chokes should be possi-<br />
bly avoided.<br />
A<br />
Figura 62: valvola a farfalla (immagine di: BoschRexroth)<br />
B
Tecnica del uido<br />
2.10.2 Valvole di regolazione di portata<br />
Minos<br />
In the adjustable choke valves needle type chokes are used. The coneshaped<br />
needle partially closes the circular opening, leaving a ring-shaped<br />
area open. A ne adjustment of the choke with small opening is dif cult,<br />
despite the circular cross section. The small opening is also more sensitive<br />
to fouling.<br />
Using a triangular cross section allows a ne adjustment of the choke,<br />
using a sliding piston with a groove. The fouling hazard is considerably<br />
lower. Such constructions are also called ne chokes. Rectangular sections<br />
are also used.<br />
The chokes decrease the volume ow in both directions. When a throttling<br />
in one direction is required a check valve is connected in parallel with the<br />
choke. This combination is called the check-choke valve.<br />
Chokes are also used to switch cylinders from the rapid feed to the operation<br />
cycle. Hereby, the chokes are mechanically operated and turned<br />
on by means of follower rolls. There is no sudden change to a slower<br />
speed like when using directional control valves.<br />
If the force generated by a running out cylinder with a throttled inlet increases,<br />
the pressure before the cylinder rises up. The pressure difference<br />
at the choke falls down and the volume ow decreases. If such speed<br />
changes caused by variable loads should be avoided, the chokes should<br />
not be used.<br />
Le valvole di regolazione di portata prevengono il cambiare della portata<br />
quando cambia il „valore del carico del dispositivo“. Queste valvole hanno<br />
un‘unica direzione di usso, percio e sempre necessario connettere parallelamente<br />
ad esse una valvola di ritegno. Se le valvole di regolazione di<br />
portata devono lavorare in tutte e due le direzioni e necessario ricorrere<br />
all‘utilizzo din una „coppia di raddrizzatori di portata/ ow straightening<br />
coupling“ insieme a quattro valvole di ritegno.<br />
Le valvole di regolazione di portata contengono anch‘esse dei choke.<br />
Questi vengono indicati come choke di misura. C‘e anche un choke di<br />
regolazione del movimento al loro interno, meglio chiamato compensatore<br />
di pressione. Nelle valvole di regolazione a due direzioni i choke vengono<br />
installati uno dopo l‘altro. Mentre nelle costruzioni a 3 direzioni vengono<br />
connessi parallelamente.<br />
119
120<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
L‘ordine di misura e di regolazione dei choke non ha importanza nelle<br />
valvole a 2 direzioni di portata. Il choke di regolazione rimane aperto n<br />
a quando il uido non piu presente al loro interno.<br />
Quando il uido passa attraverso le valvole di regolazione di portata viene<br />
a costituirsi, all‘interno die choke di misura, una pressione differente.<br />
Essa viene applicata sulla loro super cie frontale.<br />
Poiche tutte e due le super ci die choke di regolazione sono uguali, e la<br />
pressione minore, dopo essere passata atraverso i choke di misurazione,<br />
la forza mancante viene compensata dall‘ausilio della forza prodotta<br />
dalla molla. La pressione nei choke di misurazione ammonta intorno ai<br />
6 gli 8 bar. A seconda delle condizioni anche la pressione viene ridotta<br />
dai choke di regolazione.<br />
Attraverso l‘aumentare della forza aumentera anche la pressione nei<br />
choke di misura. La pressione agisce sui lati frontali die choke di regolazione<br />
incrementando l‘area di sezione a croce alla loroapertura,<br />
riducendo l‘effetto oscillante attraverso la regolazione degli oscillatori.<br />
Di conseguenza, la pressione crescera prima di arrivare nei choke di<br />
misurazione, e la pressione di differenza ritorna al suo valore originario<br />
prima di cambiare.<br />
A constant pressure difference at the measuring choke means a constant<br />
volume ow despite the change in operation conditions. A special case<br />
is when the volume ow is switched on. The regulation choke is initially<br />
opened. A short time is needed till it reaches its working position. This<br />
causes a starting jump of the operated cylinder. This can be prevented<br />
by pushing the regulation choke mechanically, which makes it open<br />
completely.<br />
In a 3-directional ow control valve the pressure difference at the measuring<br />
choke is also applied to the front sides of the regulation choke. The<br />
excessive volume ow is taken back to the tank through an additional<br />
connection.<br />
Since the 3-directional ow control valve divides the ow, there is no need<br />
to feed the not required volume ow back to the tank through a pressure<br />
control valve. The pump must generate the pressure required by the<br />
drive and the pressure control valve only. This reduces the warming of<br />
the hydraulic uid.<br />
3-directional ow control valves can be installed at the consumer’s inlet<br />
only. It is impossible to connect several 3-directional ow control valves<br />
in parallel.
2.10.3 Divisori di portata<br />
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
I divisori di portata vengono usati per dividere la portata solitamente in<br />
due parti. Questo permette una sincronizzazione di diversi „consumer“<br />
con carichi differenti.<br />
Un pistone di regolazione nei divisori di portata di solito occupa la parte<br />
intermedia. In questo caso le uscite della pressione vengono applicate<br />
su di entrambi i lati frontali die pistoni di regolazione. Un incremento di<br />
pressione, su di una delle uscite provoca lo spotastamento del pistone.<br />
L‘aumento della pressione sull‘altra uscita e in grado di bilanciare nuovamente<br />
il pistone.<br />
La divisione della portata e possibile anche attraverso l‘ausilio di due<br />
motori idraulici. I motori devono avere la stessa capacita di assorbimento<br />
e devono essere connessi all‘albero in modo meccanico.<br />
La divisione della portata in parti uguali e possibile anche usando valvole<br />
di regolazione di portata a 2 direzioni.<br />
p<br />
1<br />
p 3<br />
p 2<br />
Figura 63: valvola di regolazione di portata a 2 direzioni (immagine di:<br />
BoschRexroth)<br />
121
122<br />
Minos<br />
2.11 Idro accumulatori<br />
Tecnica del uido<br />
2.11.1 La funzione di un idro accumulatore<br />
A differenza die gas e quasi impossibile comprimere i uidi. Riempire<br />
in un sebatoio un uido pressurizzato non permettera nessun risparmio<br />
d‘energia. Per poter prendere il uido sottopressione e necessario l‘ausilio<br />
di una forza aggiuntiva.<br />
Qualche volta, per applicare la pressione sui uidi, vengono utilizzati die<br />
gas. E necessario pero l‘utilizzo di un separatore per prevenire che essi<br />
si mischino assieme. E possibile utilizzare un diaframma o un pistone.<br />
La forza di una molla, o il peso di un corpo, possono essere usati anche<br />
per applicare forza ai uidi. Anche in questo caso il uido viene separato<br />
da un pistone a movimento libero. Un pistone senza stelo si muove<br />
all‘interno di un involucro di forma cilindrica.<br />
La reazione/controazione viene generata con un largo peso speci co.<br />
L‘accumulatore deve essere installato in modo verticale. L‘installazione<br />
non e necessaria quando la controazione e generata da una molla meccanica.<br />
Tuttavia questi accumulatori dif cilmente vengono ancora usati.<br />
Le pompe di un dispositivo elettrico alimentano una determinata portata<br />
che varia a seconda del loro tipo di costruzione. Se il dispositivo necessita<br />
di una grande quantita di uido per un breve tempo, la pompa deve<br />
essere pronta a generarlo.<br />
Per lavorare con una pompa piccola, un accumulatore viene riempito<br />
mentre la pompa lavora a bassa portata. Al contrario, se si necessita<br />
per un breve tempo di una maggiore portata, essa verra ricoperta<br />
dall‘accumulatore. Una pompa piccola e in grado di consumare meno<br />
energia, e anche il riscaldamento del uido idraulico sara limitato.<br />
Un‘altra possibilita di riempire l‘idro accumulatore consiste nell‘adoperare<br />
un motore idraulico come risorsa d‘energia.<br />
Gli idro accumulatori vengono utilizzati anche per mantenere costante<br />
la pressione all‘interno del meccanismo per un lungo periodo di tempo.<br />
Per poter piegare un pezzo da lavorazione la pompa non deve generare<br />
energia per tutto il tempo.Possibile perdite possono essere compensate<br />
con il uido idraulico salvato all‘interno dell‘accumulatore.
2.11.2 Pistone accumulatore<br />
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
Gli idro accumulatori vengono utilizzati per fornire il uido idraulico quando<br />
è necessario. In casi di emergenza, ad esempio un guasto energetico, gli<br />
accumulatori garantiscono il funzionamento del dispositivo per un certo<br />
periodo tempo. Anche attraverso l‘arresto dell‘alimentazione della pompa<br />
i cilindri possono continuare a svolgere il proprio lavoro.<br />
Alcune pompe producono pulsazioni nella portata. Anche il rapido alternarsi<br />
delle valvole può causare un‘improvvisa accelerazione o decelerazione<br />
del uido idraulico. Gli accumulatori di pressione assorbono ed<br />
indeboliscono l‘impatto della pressione e delle pulsazioni.<br />
Gli idro accumulatori possono essere usati anche come molle idrauliche.<br />
Questo permette di mantenere le giunte e le catene strette/in tensione.<br />
Gli idro accumulatori bilanciano l‘oscillare della temperatura nei sistemi<br />
chiusi e compensano i cambiamenti della portata del uido idraulico.<br />
Il pistone accumulatore consiste in un pistone senza stelo che scivola<br />
all‘interno un tubo cilindrico. Il pistone separa il uido idraulico dal gas.<br />
L‘accumulatore a forma di cilindro possiede due porte, collocate nei due<br />
rispettivi lati frontali. In una porta passa il uido idraulico dentro e fuori. Il<br />
gas viene applicato invece all‘altra porta, che viene usata per riempire di<br />
nuovo. È possibile installare anche un‘ulteriore riserva contenete il gas.<br />
Come tipo di gas viene usato l‘azoto.<br />
I pistoni accumulatori devono essere installati in direzione verticale. In<br />
questa posizione la porta del uido si trova nella parte superiore del<br />
pistone. Questo previene dal depositarsi delle impurità, che possono<br />
corredere il pistone.<br />
Una volta riempito l‘accumulatore il pistone slitta comprimendo il gas.<br />
D‘altra parte quando il uido deve essere alimentato all‘interno del sistema<br />
il gas spinge il pistone e scorre indietro.<br />
Lo spostamento del pistone deve superare la forza d‘attrito. Perciò, piccole<br />
portate di uido possono provocare l‘effetto slip-stick del pistone.<br />
Questo si deve prevenire attraverso un trattamento molto accurato sulla<br />
super cie interna dei cilindri.<br />
123
124<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
2.11.3 Accumulatori a sacca e a membrana<br />
I pistoni accumulatori sono molto appropriati per pressioni elevate e grandi<br />
portate. In molte costruzioni la posizione del pistone e consequentemente<br />
il livello del uido viene monitorato da uno stelo. Questo permette di<br />
regolare lo scambio delle pompe. I pistoni accumulatori sono molto più<br />
costosi deigli idro accumulatori, a causa dell‘accurato trattamento che<br />
essi necessitano.<br />
L‘accumulatore a sacca è un serbatoio cilindrico. Le sue parti frontali<br />
sono arrotondate. All‘interno del serbatoio si trova una sacca elastica<br />
contenente azoto. La sacca aderisce alle pareti interne dell‘accomulatare<br />
quando è vuoto.<br />
Quando viene riempito il serbatoio con il uido idraulico, la sacca e il gas<br />
al suo interno vengono compressi. La grandezza della sacca si riduce e<br />
i uidi possono accedere all‘interno del serbatoio. La sacca si estende di<br />
nuovo non appena il uido idraulico fuoriesce dall‘accumulatore.<br />
Figura 64: accumulatore a sacca (fi gura di: BoschRexroth)
Tecnica del uido<br />
Minos<br />
La porta del uido idraulico è protetta da un congegno speciale. Esso<br />
previene dall‘estensione della sacca nella connessione del uido. La<br />
sacca dispone di una porta propria, attraverso la quale essa viene riempita<br />
con azoto.<br />
La forza d‘attrito, provocata durante i cambiamenti del volume della sacca,<br />
è molto bassa. Anche la massa della sacca è molto piccola, quindi la<br />
forza d‘inerzia derivante dal riempimento e lo svuotamento, può essere<br />
ignorata. Gli accumulatori a sacca di solito vengono installati in posizione<br />
verticale. La porta della pressione è collocata nella parte inferiore. Il valore<br />
massimo di immagazzinaggio equivale circa alla metà del contenitore.<br />
Gli accumulatori a membrana sono molto simili a quelli a sacca. Attraverso<br />
la membrana il uido viene separato dall‘azoto, la quale divide il contenitore<br />
in due settori. Gli accumulatori a membrana hanno una forma sferica<br />
o leggermente cilindrica. La membrana è installata approssimativamente<br />
nel mezzo del contenitore.<br />
A seconda del livello di riempimento la membrana si estende da uno dei<br />
due lati. La posizione d‘installazione del suo accumulatore è facoltativa.<br />
Principalmente gli accumulatori a membrana vengono usati per depositare<br />
quantità di uido non eccessive.<br />
2.11.4 Riempimento degli indro accumulatori con gas sottopressione<br />
Gli idro accumulatori a gas sottopressione vengono riempiti sempre con<br />
azoto. Altri gas, come l‘ossigeno, sono esplosivi.<br />
La quantità del gas non cambia durante la normale operazione degli idro<br />
accumulatori. Le perdite di azoto sono molto basse. La pressione del<br />
gas deve essere controllata prima di iniziare un‘operazione e dopo ogni<br />
intervento di manutenzione. Alla consegna la pressione del gas negli idro<br />
accumulatori può essere molto bassa.<br />
La pressione del gas in un accumulatore vuoto viene indicata come carica<br />
della pressione. Per poter accedere all‘accumulatore i uidi idraulici<br />
devono avere una pressione minima equivalente alla „carica“.<br />
La carica della pressione può essere calcolata riempendo il contenitore<br />
per poi svuotarlo lentamente. La pressione del uido idraulico scende<br />
giù lentamente no a quando, arrivando in un punto dove il uido scendera<br />
a picco. In questo momento l‘apertura dell‘alimentazione viene<br />
chiusa dalla sacca o dalla membrana, impedendo al udo di fuoriscire<br />
dall‘accumulatore. Il valore della pressione equivale al valore risultante<br />
prima della veloce fuoriuscita del uido.<br />
La pressione minima di un accumulatore deve permettere circa ad un<br />
10% del uido di rimanere nel contenitore. Questo percentuale impedisce<br />
l‘avvio delle valvole di chiusura della sacca o della membrana.<br />
125
126<br />
Minos<br />
Tecnica del uido<br />
Quando gli accumulatori vengono riempiti la loro pressione aumenta a<br />
causa della pressione esercitata sui gas. In questo modo aumenta anche<br />
la pressione, con la quale il contenitore deve essere riempito. Questo<br />
permette di calcolare il valore massimo di pressione della pompa.<br />
Dalla differenza del grado di riempimento, quindi dalla pressione massima<br />
e minima consentita, è possibile ricavarne la quantità di uido idraulico<br />
utilizzabile. Se la differenza è molto bassa, la quantità del gas può essere<br />
aumentata attraverso l‘ausilio di un secondo serbatoio. Questo è<br />
in grado di ridurre l‘incremento della pressione, quando l‘accumulatore<br />
viene riempito, inoltre permette di aumentare il livello di riempimento.<br />
Il riempiento rapido, oppure lo svuotamento del serbatoio/contenitore<br />
può cambiare la quantità di uido utilizzabole. In questo caso cambia la<br />
quantità del gas, così come la sua temperatura. Quando selezioniamo<br />
un accumulatore è importante prendere in considerazione questo fattore.<br />
Gli idro accumulatori a riempimento a gas vengono considerati come<br />
contenitori di pressione. Per questo sarà necessario un manometro per<br />
potetr monitorare la pressione. Deve essere usata anche una valvola di<br />
protezione o una valvola di sovrapressione. Le connessione per queste<br />
valvole non devono essere di tipo bloccabile.<br />
In Germania c`è un regolamento speciale per i contenitori di pressione.<br />
Il regolamento prevede un controllo regolare degli accumulatori. Perciò<br />
essi devo essere installati in posti accessibili.
<strong>MECCATRONICA</strong><br />
Modulo 4: azionamenti elettrici e<br />
controlli automatici<br />
Manuale<br />
(concetto)<br />
Matthias Römer<br />
Università Tecnica di Chemnitz, Istituto di<br />
macchine utensili e dei processi produttivi<br />
Germania<br />
Concetto europeo per la Formazione Continua in Meccatronica di<br />
personale esperto nella produzione industriale globalizzata<br />
Progetto UE no. 2005-146319 „Minos“, durata dal 2005 al 2007<br />
Progetto UE no. DE/08/LLP-LdV/TOI/147110 „MINOS ++ “, durata dal 2008<br />
al 2010<br />
Il presente progetto è finanziato con il<br />
sostegno della Commissione europea.<br />
L´autore è il solo responsabile di questa<br />
pubblicazione (comunicazione) e la<br />
Commissione declina ogni responsabilità<br />
sull´uso che potrà essere fatto delle<br />
informazioni in essa contenute.<br />
www.minos-mechatronic.eu
1 Le basi dell’elettrotecnica<br />
1.1 Introduzione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
L’elettrotecnica abbraccia l’insieme delle conoscenze tecniche che sfruttano<br />
l’effetto della corrente elettrica e le caratteristiche di campi elettrici<br />
e magnetici.<br />
Rientrano in tale ambito la produzione di energia elettrica, la sua trasmissione<br />
e il suo uso. L’energia elettrica non viene usata soltanto per<br />
la propulsione di macchine, ma anche nella metrologia, nella tecnica del<br />
<br />
e delle telecomunicazioni.<br />
Il funzionamento di macchine o impianti moderni non è quasi più immaginabile<br />
senza l’impiego di energia elettrica. Anche in ambito meccanico,<br />
pertanto, è un vantaggio avere conoscenze di base sulla funzione di<br />
componenti elettrici, quali la capacità di poter leggere schemi elettrici.<br />
Molti impianti lavorano con forme di energia miste. Alcune valvole per<br />
esempio sono azionate tramite la corrente elettrica ma controllano pro-<br />
<br />
Generalmente correnti maggiori di 50 v di tensione alternata o di 120 v di<br />
<br />
Per il lavoro con queste tensioni bisogna aver partecipato a speciali corsi<br />
di formazione e avere il permesso di manovra. I lavori con basse tensioni<br />
possono essere eseguiti da chiunque. Pertanto,durante le prove pratiche,<br />
nei corsi di formazione si lavora con una tensione continua di 24 V.<br />
7
8<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
1.1.1 Sfera di competenza dell‘elettrotecnica<br />
Di solito l’elettrotecnica si divide fra tecnica delle correnti forti e tecnica<br />
delle correnti deboli. La prima viene chiamata anche tecnica dell’energia<br />
elettrica e tecnica di azionamento elettrico. La tecnica delle correnti deboli<br />
invece è diventata la tecnica delle telecomunicazioni.<br />
Altri ambiti dell‘elettrotecnica sono l‘elettronica, la tecnica di misura elettrica<br />
e di regolazione<br />
<br />
dell’elettrotecnica ha dato vita a numerosi campi di specializzazione.<br />
1.1.2 Tecnica dell’energia elettrica e tecnica d’azionamento elettrico<br />
La tecnica delle correnti forti è attualmente denominata tecnica<br />
dell’energia elettrica e riguarda la produzione, la trasmissione e la trasformazione<br />
di energia elettrica. Rientrano in tale branca anche gli studi per<br />
l‘ azionamento elettrico di dispositivi per il consumo di energia elettrica<br />
e la tecnica delle alte tensioni.<br />
Nel maggior numero di casi l‘energia elettrica viene prodotta trasformando<br />
energia meccanica con l‘ausilio di generatori rotanti.<br />
Esempi di tecnica di azionamento per macchine elettriche che trasformano<br />
energia elettrica in energia meccanica sono le macchine sincrone,<br />
asincrone e le macchine di tensione continua. Nell’ambito delle piccolepropulsioni,<br />
inoltre, esistono ulteriori esempi.<br />
Nella tecnica di azionamento elettrico si lavora allo sviluppo di motori<br />
lineari che trasformano energia elettrica direttamente in un movimento<br />
meccanico lineare, senza alcun movimento di tipo rotatorio.
1.1.3 Tecnica dell’automatizzazione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Nella tecnica dell’automatizzazione vengono automatizzati o sorvegliati<br />
diversi step di lavoro manuali con l‘ausilio di metodi della tecnica di misura,<br />
della tecnica del comando e della tecnica della regolazione. Per il<br />
comando e la regolazione stessa si usa molto la tecnica digitale.<br />
Per quanto attiene la tecnica della regolazione, essa riguarda molti sistemi<br />
tecnici. Ne sono semplici esempi la regolazione di temperatura nel ferro<br />
da stiro o nelle lavatrici.<br />
Applicazioni più complesse sono necessarie per l’uso di robot industriali,<br />
per la stabilizzazione del numero di giri di un motore, per il comando dei<br />
motori nelle macchine, per il controllo di stabilità del telaio delle stesse<br />
e nell’industria chimica per la regolazione dei processi.<br />
Tra i vari ambiti uno dei più importanti è certamente quello delle tecniche<br />
di avanzamento in cui gioca un fattore fondamentale l‘elettronica per<br />
quanto attiene il controllo e la regolazione delle propulsioni nonchè la fase<br />
di alimentazione tramite elettronica a correnti forti con energia elettrica.<br />
L‘elettronica studia inoltre le possibilità di riduzione delle punte di carico<br />
e l‘ottimizzazione dell‘energia.<br />
9
10<br />
Minos<br />
1.1.4 Elettronica<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
1.1.5 Tecnica delle telecommunicazioni<br />
Lo sviluppo, la produzione e l’uso di elementi di costruzione elettronici<br />
come p.e. condensatori e puleggie o elementi costruttivi a semiconduttore<br />
come diodi o transistori fanno parte dell’ambito dell’elettronica e<br />
dell’elettrotecnica.<br />
La microelettronica è la parte dell‘elettrotecnica che si dedica allo sviluppo<br />
e la produzione di circuiti logici integrati di elementi costruttivi a<br />
semiconduttore. Ne fanno parte gli elementi per collegare semplicemente<br />
segnali, processori principali di computer o processori delle schede<br />
<br />
L‘elettronica a correnti forti, con lo sviluppo di semiconduttori, gioca un<br />
ruolo sempre più importante nella tecnica di azionamento. Con convertitori<br />
di frequenza l‘energia elettrica viene messa a disposizione in maniera<br />
<br />
Anche la tecnica digitale fa parte dell’elettronica. Questo ambito include<br />
i circuiti logici classici che oggi vengono costruiti con i transistori. La<br />
tecnica digitale è anche la base per tanti controllori ed è pertanto legata<br />
alla tecnica dell’automatizzazione.<br />
La tecnica delle correnti deboli è attualmente denominata tecnica delle<br />
telecomunicazioni o tecnica dell’informazione.<br />
Il compito della tecnica delle telecomunicazioni è di trasmettere informazioni<br />
tramite impulsi elettrici e onde elettromagnetiche da un trasmittente<br />
a uno più destinatari. Trasmittente e destinatario vengono chiamati anche<br />
la fonte di informazione e il ricevente dell’informazione.<br />
Le informazioni dovrebbero essere trasmesse possibilmente senza o con<br />
poche perdite. Questo migliora il riconoscimento delle informazioni da<br />
parte del destinatario. Si chiama tecnica delle alte frequenze quell’ambito<br />
dell’elettrotecnica che si dedica alla trasmissione di informazioni ad alte<br />
frequenze.<br />
Un aspetto importante della tecnica delle telecomunicazioni è anche
1.1.6 Storia dell‘lettrotecnica<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
<br />
campo si fecero le prime scoperte intorno alla corrente elettrica. Con i<br />
lavori di Alva Edison e Werner von Siemens l‘elettrotecnica diventò una<br />
disciplina vera e propria.<br />
Nel 1752 Benjamin Franklin inventò il parafulmine. Pubblicò i risultati dei<br />
suoi esperimenti negli anni 1751-53.<br />
Nel 1792 Luigi Galvani fece il famoso esperimento con coscie di rana.<br />
Alessandro Volta fu ispirato dal suo lavoro e costruì intorno al 1800 la<br />
cosiddetta colonna voltaica. Questa rappresentava la prima batteria<br />
funzionante.<br />
Nel 1820 Hans Christian Ørsted fece esperimenti per spostare una ago<br />
magnetico tramite la corrente elettrica.<br />
Sempre nel 1820 Andrè Marie Ampère con i suoi esperimenti dava la<br />
prova del fatto che due conduttori elettrici esercitano una forza reciproca<br />
l’uno sull’altro. I nomi della tensione elettrica e della corrente elettrica si<br />
devono a lui.<br />
Un grande contributo nell‘ambito dei campi elettrici e magnetici è stato<br />
<br />
forza elettrica.<br />
Sulla base dei lavori di Faraday sulla teoria del magnetismo elettrico,<br />
James Clerk Maxwell ha sviluppa l‘elettrodinamica e la sua espressione<br />
matematica.<br />
Nel 1864 Maxwell pubblicò le equazioni che hanno preso il suo nome e<br />
che sono una delle teorie di base nell’elettrotecnica.<br />
Nel 1860 Phillip Reis all’Istituto Garnier a Friedrichsdorf scoprì il telefono<br />
che rese possibile la trasmissione elettrica della lingua. La sua scoperta<br />
però non suscitò un grande interesse. Il primo telefono economico fu<br />
costruuito nel 1876 da Alexander Graham Bell negli Stati Uniti – e soltanto<br />
il suo telefono fu venduto con successo.<br />
11
12<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
Werner von Siemens fa parte dei pionieri della cosiddetta tecnica delle<br />
correnti forti. Nel 1866 scoprì il principio dinamoelettrico e in seguito sviluppò<br />
il primo generatore elettrico, attraverso il quale, l‘energia elettrica<br />
per la prima volta era a disposizione in una grande quantità.<br />
ne.<br />
Con questa scoperta faceva entrare la luce elettrica nelle abitazioni.<br />
In tal modo la corrente elettrica iniziava ad occupare sempre più spazzi<br />
della vita domestica quotidiana.<br />
Contrariamente ad Edison che si dedicava prevalentemente alla tensione<br />
costante, Nicola Tesla e Michail von Dolivo-Dobrowolsky studiavano nel<br />
campo della tensione alternata creando le basi per i sistemi di approvvigionamento<br />
energetico di oggi.<br />
La prima scuola di elettrotecnica del mondo fu creata presso l’Istituto<br />
Tecnico Superiore di Darmstadt in Germania. Il corso di studi durava<br />
quattro anni e terminava con un esamecon il quale si conseguiva il titolo<br />
di ingegnere per l‘elettrotecnica.<br />
Altre cattedre indipendenti per l‘elettrotecnica venivano create nel 1885<br />
e nel 1886 in Inghilterra allo University College London e negli Stati Uniti<br />
all’Università di Missouri. Gli ingegneri che avevano studiato là furono<br />
<br />
Nel 1884 Heinrich Rudolf Hertz riusciva di provare la giustezza delle<br />
equazioni di Maxwell tramite un esperimentoche affermava l’esistenza<br />
di onde elettromagnetiche e poneva così le basi per la trasmissione di<br />
<br />
mite<br />
radiotrasmissione, superando una distanza di 3 km. Sui suoi lavori si<br />
basano i primi impianti trasmittenti e riceventi, che dal 1900 in poi sono<br />
stati disponibili anche in commercio.<br />
La prima valvola radio, un diodo, è stato scoperto nel 1905 da John<br />
A. Fleming. Nell’anno seguente Robert von Lieben e Lee De Forest<br />
sviluppavano indipendentemente l’uno dall’altro il triodo. Questo tubo<br />
<br />
Le basi della TV nel 1926 sono stati costruiti da John Logie Baird che<br />
con mezzi semplici ha realizzato la prima TV meccanica sulla base del<br />
disco di Nipkow. Nel 1928 già era possibile la trasmissione a colori. Nello<br />
stesso anno si svolse anche la prima trasmissione transatlantica da<br />
Londra e New York.<br />
Manfred von Ardenne nel 1931 sviluppò il tubo a raggi catodici. Con la<br />
televisione elettronica la TV sulla base del disco meccanico di Nipkow<br />
velocemente passò di moda.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Nel 1942 Konrad Zuse costruì il primo computer funzionante. Questo computer<br />
portava il nome Z3. John Presper Eckert e John Mauchly nel 1946<br />
presentavano la ENIAC (Electric Numerical Integrator and Computer).<br />
Iniziò così l’epoca del computer che con la sua potenza di calcolo rendeva<br />
possibile lo sviluppo di tecnologie assolutamente moderne. Così ad es.<br />
l’atterraggio sulla luna è stato possibile soltanto grazie a queste scoperte.<br />
Il transistor è stato scoperto nel 1947 nei Bell Laboratories negli Stati Uniti<br />
da Wiliam B. Shockley, John Barden e Walter Brattain. Con l’aiuto dell’<br />
industria di semiconduttori tanti strumenti furono costruiti in maniera più<br />
compatta. Un altro passo importante in questa direzione fu lo sviluppo di<br />
circuiti di commutazione integrati e degli attuali microprocessori.<br />
Il primo robot industriale del mondo è stato costruito nel 1958 da G.C.<br />
Devol e J. Engelberger negli Stati Uniti. General Motors nel 1960 per la<br />
prima volta usava tali motori nella produzione industriale. Oggi i robot<br />
industriali sono una parte importante della tecnica dell’automatizzazione.<br />
In diversi ambiti industriali, come ad es. nell’industria automobilistica sono<br />
addirittura indispensabili.<br />
Nel 1968 Marcian Edward Hoff nella ditta Intel sviluppava il microprocessore.<br />
La prima realizzazione di un microprocessore avvenne nel 1969 ed<br />
era l’Intel 4004, un processore di 4 Bit. Il primo processore di 8 Bit, l’Intel<br />
8080, nell’anno 1973, rese successivamente possibile la costruzione del<br />
primo computer personale.<br />
Un importante supporto digitale per la memorizzazione è il Compact<br />
Disk, conosciuto come CD. È stato sviluppato nel 1978 da parte della<br />
ditta Phillips. Nel 1982 da una cooperazione tra Philips e Sony nasceva<br />
l’Audio-CD. Dal 1985 in poi era possibile memorizzare informazioni digitali<br />
anche sul CD-ROM.<br />
Dalla ditta Honda nell’anno 1996 è stato presentato il primo robot umanoide<br />
nel mondo, il P2. Nel 1997 gli seguiva il P3. Lo sviluppo successivo è<br />
stato Asimo .Asimo ha un peso di soltanto 43 kg per di 1,20 m di altezza,<br />
mentre il P2 pesava ben 210 kg.<br />
Questi robot umanoidi rappresentano anche l’interazione di componenti<br />
elettrotecniche e elettroniche con diverse componenti meccaniche. Il<br />
collegamento di questi diversi campi dello scibile viene chiamato meccatronica.<br />
13
14<br />
Minos<br />
1.2 Tensione, corrente e resistenza<br />
1.2.1 Carica elettrica e tensione<br />
Immagine 1: Modello dell‘atomo.<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
La causa dell‘ elettricità è da cercare nella struttura degli atomi. Secondo<br />
il modello di Bohr, intorno a un nucleo atomico girano elettroni con carica<br />
negativa.<br />
Ogni elemento chimico ha un proprio numero di protoni con carica positiva<br />
nel nucleo dell‘atomo. I neutroni esistenti nello stesso nucleo sono<br />
senza carica elettrica. Nello stato normale il numero degli elettroni che<br />
girano intorno al nucleo è uguale al numero di protoni.<br />
Nell’immagine sono rappresentati 14 elettroni – un numero che corrisponde<br />
all’elemento silicio. Le cariche si neutralizzano; l’atomo dunque<br />
è neutrale.<br />
Se si separano gli elettroni dall‘atomo nascono due potenziali diversi.<br />
Il nucleo restante ha una carica positiva, lo si chiama ione. Gli elettroni<br />
hanno una carica negativa.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Per separare gli elettroni dal resto dell‘atomo c’è bisogno di lavoro.<br />
Questo lavoro si ritrova nella tensione elettrica che si forma tra<br />
potenziali diversi.<br />
La tensione viene indicata con il simbolo U e la sua unità di misura è il<br />
volt [v].<br />
Tensione elettrica = lavoro che è stato necessario / cariche separate<br />
U = W/Q<br />
La tensione elettrica spesso viene chiamata anche soltanto tensione,<br />
da non confondere con la tensione del materiale.<br />
La quantità di cariche (Ladungsmenge) Q si misura in coulomb [c]. La<br />
quantità di cariche più piccola possibile è la carica elementare e,<br />
cioè la carica di un singolo elettrone. Questa carica elementare è<br />
pari a:<br />
e = 1,602 · 10 ….. ….<br />
La separazione delle cariche è possibile con diversi metodi:<br />
- Sfregamento meccanico<br />
Durante lo sfregamento di diversi materiali con un altro corpo si separano<br />
degli elettroni che si trasmettono al corpo. Questo accade ad<br />
es. durante lo sfregamento di un palloncino con una maglia di lana.<br />
Se viene toccato un oggetto di metallo, le differenze di carica vengono<br />
neutralizzati e si sente una scossa elettrica non piacevole.<br />
- Induzione<br />
Durante l’induzione in un campo magnetico viene mossa una bobi-<br />
<br />
L’induzione viene usata nei generatori delle centrali elettriche, ma<br />
anche nell’alternatore di una macchina o nel dinamo di una bicicletta.<br />
- Reazione chimica<br />
La separazione delle cariche a causa di processi elettrochimici si trova<br />
soprattutto in batterie e accumulatori. Gli accumulatori possono essere<br />
ricaricati e perciò sono adatti per immagazzinare energia elettrica.<br />
- Effetto della luce<br />
-<br />
<br />
Questo processo viene usato soprattutto nelle celle solari.<br />
15
16<br />
Minos<br />
Esempio<br />
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
- Effetto di pressione<br />
<br />
tensione. Queste tensioni sono molto alte e si possono scaricare con<br />
scintille. L’effetto descritto si usa in accendisigari a gas o accenditori.<br />
Anche se le tensioni sono molto alte, se le correnti elettriche sono basse,<br />
non sussiste nessun pericolo.<br />
<br />
duttivi<br />
può crearsi una tensione. Ma queste tensioni sono molto piccole.<br />
In coppie termoelettriche che nascono dal collegamento di rame e (Konstatan)<br />
questo effetto viene usato per misurare la temperatura del punto<br />
di collegamento dei due materiali.<br />
La separazione delle tensioni è possibile anche in un campo elettrico.<br />
Tensioni importanti di batterie e accumulatori sono:<br />
1, 2 v accumulatore al nichel-cadmio (costruito come le batterie)<br />
1, 2 v accumulatore al nichel-…. (Metallhydrid) (costruito come<br />
le batterie)<br />
1, 5 v batteria al zinco-carbone (batterie a prezzo basso)<br />
2,0 v accumulatore al piombo (batteria di avviamento nella<br />
macchina)<br />
3,7 v accumulatore al litio e ioni (laptop, cellulare)<br />
In Europa le tensioni in base alla loro intensità si dividono in tre livelli:<br />
<br />
<br />
continua<br />
alta tensione: più di 1000 v tensione alternata o 1500 v tensione continua<br />
Altre tensioni importanti sono<br />
24 v tensione di controllo (ad es. controllore programmabile)<br />
230 v tensione di rete nelle case<br />
500 v i tram (tensione continua)<br />
750 v tram a Berlino (tensione continua)<br />
150000v treno (tensione alternata)<br />
380000v conduttori di alta tensione (tensione alternata)<br />
La differenza tra tensione alternata e tensione continua verrà approfondita<br />
in seguito.
1.2.2 Intensità di corrente<br />
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Le cariche separate tendono a neutralizzarsi e a formare nuovi atomi<br />
neutri dal punto di vista elettrico. La neutralizzazione è possibile quando<br />
potenziali diversi vengono legati ad un conduttore elettrico.<br />
Durante la neutralizzazione delle cariche, nel conduttore scorre la corrente<br />
elettrica. L’intensità di corrente corrisponde alla quantità delle cariche<br />
che scorrono in un certo tempo. L’intensità di corrente è indicata con il<br />
simbolo I e viene misurata con l’unità di misura Ampère [a].<br />
intensità di corrente = quantità delle cariche / tempo<br />
I = Q/t<br />
L’intensità di corrente è un‘unità fondamentale del sistema di misura<br />
internazionale.<br />
La quantità di cariche può essere indicata in coulomb [C] o in ampersecondo<br />
[as]. Inoltre risulta:<br />
1 as = 1 C<br />
Visto che una quantità di cariche di 1 as è una quantità piccola, nella<br />
prassi spesso si utilizza l‘amperora [ah] e risulta:<br />
1 ah = 3600 as = 3600 C<br />
Dall’accumulatore di una macchina per 15 ore viene prelevata una corrente<br />
di 4 a. Quanto è grande la quantità di carica prelevata?<br />
Q = l · t<br />
Q = 15 ore · 4 a<br />
Q = 60 ah<br />
Dall’accumulatore è stato prelevata una quantità di carica (Ladungsmenge)<br />
di 60 ah.<br />
Intorno ad ogni conduttore attraversato di corrente elettrica si sviluppa /<br />
crea un campo magnetico. Questa reazione magnetica viene sfruttata in<br />
motori elettrici ma anche in bobine per azionare relè o valvole comandati<br />
tramite la corrente. L’esistenza indesiderata di campi elettromagnetici<br />
invece spesso viene chiamata smog elettrico.<br />
17
18<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
La corrente si muove dal polo positivo al polo negativo del alimenta-<br />
<br />
in cui non si aveva una conoscenza esatta dei svolgimenti precisi. Dal<br />
<br />
polo positivo. A causa del grande sforzo necessario a diffondere questo<br />
<br />
<br />
tanto<br />
con apparecchi di misura, tuttavia, la corrente è ‘visibile’ a causa<br />
dei suoi diversi effetti:<br />
- Calore<br />
so<br />
questo effetto non è desiderato, visto che il riscaldamento determina<br />
una perdita di energia elettrica. Nel riscaldamento elettrici o nei bollitori<br />
invece questo è un effetto desiderato.<br />
- Effetto magnetico<br />
Intorno ad ogni conduttore attraversato da corrente elettrica si sviluppa<br />
un campo magnetico. Questa azione magnetica viene sfruttata nei motori<br />
elettrici ma anche in bobine per azionare relè o valvole comandate<br />
tramite la corrente. L’esistenza indesiderata di campi elettromagnetici<br />
invece spesso viene chiamata smog elettromagnetico.<br />
- Effetto chimico<br />
Negli accumulatori, durante la carica, l‘energia elettrica viene trasformata<br />
in energia chimica. Durante la scarica questo processo avviene<br />
all‘inverso. Anche la dissociazione dell‘acqua in idrogeno e ossigeno può<br />
avvenire fornendo energia elettrica. Questo processo viene chiamato<br />
elettrolisi.<br />
- Luce<br />
Nelle lampade a incandescenza, a causa della corrente elettrica, un<br />
conduttore elettrico viene riscaldato in maniera tale da emettere luce<br />
nello stato di incandescenza. Con un gas di protezione si evita che bruci<br />
il conduttore. In altri mezzi di illuminazione come ad es. le lampade luminescenti<br />
a gas, gli elettroni degli atomi e le molecole di un gas vengono<br />
stimolati ad emettere la luce da un campo magnetico.<br />
<br />
rapia<br />
vengono utilizzate basse correnti a scopo di riabilitazione. In ogni<br />
caso sono da evitare passaggi di corrente troppo alti. Le correnti elettriche
1.2.3 Resistenza elettrica<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Se la corrente attraversa un conduttore elettrico alla corrente viene<br />
contrapposta una resistenza. Soltanto in superconduttori vicini allo zero<br />
assoluto la resistenza è nulla.<br />
La resistenza elettrica dipende dal materiale e viene descritta con il sim-<br />
<br />
lunghezza [l] e dalla sezione trasversale [A] del corpo attraversato dalla<br />
corrente e viene calcolata con la seguente formula:<br />
resistenza = p · l / A<br />
<br />
viene descritto il collegamento fra tensione elettrica, l’intensità di corrente<br />
e la resistenza elettrica.<br />
Resistenza = tensione / intensità di corrente<br />
R = U/l<br />
Dall’altro lato, a causa della resistenza elettrica viene determinato con<br />
quale intensità le cariche attraversano il conduttore.<br />
Intensità di corrente = tensione / resistenza<br />
I = U/R<br />
La corrente dunque è più grande se la tensione è maggiore o se la resistenza<br />
è più piccola.<br />
Un circuito elettrico consiste di diversi componenti. I conduttori hanno<br />
una resistenza piccola mentre i non conduttori presentano una resisten-<br />
<br />
corrente sarebbe quasi illimitato. Questo stato viene chiamato cortocircuito.<br />
Le correnti alte possono distruggere il conduttore se questo non è<br />
protetto con un fusibile.<br />
19
20<br />
Minos<br />
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
<br />
alta la corrente che attraversa il corpo umano con una tensione di 50 v?<br />
I = U / R<br />
I = 50 v / 1000 OHM<br />
I = 50 ma<br />
<br />
Esempio<br />
Se il corpo umano viene attraversato da 50 v questa è già una corrente<br />
di 50 ma. Anche se la pelle ha una resistenza di contatto maggiore, le<br />
tensioni oltre 50 v sono considerate pericolose per la vita.<br />
La resistenza di un materiale dipende dalla sua resistenza elettrica spe-<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
conduttore<br />
p = R · A / l<br />
<br />
<br />
tratta di un conduttore metallico la resistenza cresce con l’aumento della<br />
<br />
del conduttore ad una temperatura di 20 ° C.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
aluminio 0,0278<br />
rame 0,0175<br />
argento 0,0159<br />
<br />
silizio 640 · 10 6<br />
porcellana 10 20
1.3 Prestazione elettrica e lavoro<br />
Esempio<br />
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
La potenza elettrica si calcola come prodotto della tensione elettrica e<br />
dell’intensità di corrente. Viene descritta con il simbolo P e si misura in<br />
watt [W].<br />
potenza elettrica = tensione elettrica · intensità di corrente<br />
P = U · I<br />
Una lampada a incandescenza a 230 v ha una prestazione di 60 w.<br />
Quanto è grande la corrente che attraversa questa lampada?<br />
I = P/U<br />
I = 60 w / 230 v<br />
I = 0,26 a<br />
<br />
La prestazione elettrica è indipendente dal tempo. Il lavoro elettrico viene<br />
calcolato moltiplicando la potenza per il tempo. Viene indicato con il<br />
simbolo W e la sua unità di misura è il wattsecondo [ws].<br />
Lavoro elettrico = prestazione · tempo<br />
W = p·t<br />
W = U · I · t<br />
Invece dell’unità di misura [ws] può essere usato anche il joule [j]. Il lavoro<br />
indicato da un joule però è abbastanza piccolo, perciò spesso viene usata<br />
l’unità di misura kilowattora [kwh].<br />
1 kwh = 3 600 000 j<br />
Come nella meccanica il lavoro ha la stessa unità di misura dell‘energia.<br />
Un riscaldatore ha una potenza assorbita di 2200 w e viene azionato con<br />
230 v. Qual è il fabbisogno di energia ha in 24 ore?<br />
W = P · t<br />
W = 2200 W · 24 h<br />
W = 52 kwh<br />
In 24 ore il riscaldatore ha bisogno di 52 kwh di energia.<br />
21
22<br />
Minos<br />
1.4 Circuito elettrico<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
Se si collegano i due poli di un alimentatore si crea una corrente e le<br />
tensioni si neutralizzano. Se questi due poli dell’alimentatore non sono<br />
soltanto collegati, le correnti e le tensioni si dividono in maniera diversa.<br />
Da Gustav Robert Kirchhoff sono stati trovate due regole che presndono<br />
il suo nome, che descrivono il legame fra più correnti elettriche e più<br />
tensioni elettriche nelle reti elettriche.<br />
La prima legge di Kirchhoff viene chiamata anche legge dei nodi. Dice<br />
che la somma delle correnti in un punto nodale equivale alla somma delle<br />
correnti che escono dal nodo stesso.<br />
Se alle correnti che arrivano al nodo si dà un segno opposto a quello<br />
delle correnti che escono dal nodo, si può anche dire che la somma di<br />
tutte le correnti in un nodo è zero:<br />
I 1 + I 2 = I 3 + I 4 + I 5<br />
o<br />
I 1 + I 2 – I 3 – I 4 – I 5 = 0<br />
<br />
del circuito elettrico.<br />
Immagine 2: Nodi
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Immagine 3: Circuito elettrico<br />
Minos<br />
La seconda legge di Kirchhoff viene chiamata anche principio delle maglie.<br />
<br />
di tutte le tensioni è pari alla somma dei cali di tensione.<br />
Detto in maniera diversa: la somma di tutte le tensioni nel circuito senza<br />
<br />
delle resistenze si parla di calo di tensione generato dal consumo di<br />
energia delle stesse.<br />
U 1 + U 2 = R 1 · I + R 2 · I + R 3 · I<br />
o<br />
U 1 + U 2 – R 1 · I – R 2 · I – R 3 · I = 0<br />
I cali di tensione si spiegano anche con la legge ohmica:<br />
U = R · I<br />
In un accumulatore al piombo di una macchina sono collegate sei cellule<br />
singole, ognuna a 2 V. Quando è alta la tensione totale?<br />
U totale = 6 · 2 V<br />
U totale = 12 V<br />
La tensione totale dell‘accumulatore a piombo è di 12 v.<br />
23
24<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
1.4.1 Collegamento in parallelo e circuito in serie<br />
Immagine 4: Circuito in serie<br />
A circuiti con collegamento in parallelo e in serie vengono collegate diverse<br />
utenze come lampade a incandescenza, bobine, relè o valvole. Le<br />
tensioni e le correnti si dividono secondo le leggi di Kirchhoff.<br />
In un circuito in serie ad es. le lampade sono sistemate una dietro l’altra.<br />
Ogni elemento viene attraversato dalla stessa corrente. Se tutte le lampade<br />
hanno la stessa resistenza, in corrispondenza di tutte le lampade<br />
si ha la stessa caduta di tensione.<br />
Se ci sono resistenze diverse,la caduta di tensione è minore in corrispondenza<br />
della resistenza più piccola. La somma dei cali di tensione è<br />
pari alla tensione dell’alimentatore.<br />
In un circuito in serie, le utenze devono essere sceltein base al calo di<br />
<br />
che lampade a 24 v ilumminerebbero poco se fossero legate in serie ad<br />
un alimentatore di 24 v.
Immagine 5: Collegamento in parallelo<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Negli schemi elettrici perciò dovrebbe essere inserita soltanto un‘utenza<br />
a cui collegare più contatti o interruttori.<br />
Ma ci possono essere anche utenze non note in un percorso della corrente.<br />
I contatti consumati di un interruttore ad es. a causa di una resistenza<br />
più alta possono essere responsabili di un calo di tensioneche riduce la<br />
<br />
In un collegamento in parallelo di due lampade a incandescenza con la<br />
stessa resistenza la corrente si divide in due correnti parziali della stessa<br />
entità. Per ognuna delle due lampade tensione è la stessa messa a<br />
disposizione dall’alimentatore.<br />
Se utenze con diverse resistenze vengono allacciati in parallelo, le correnti<br />
o tensioni si dividono in maniera diversa. Per il utilizzatore con la<br />
resistenza più alta ci sarà una corrente più bassa rispetto alle utenze con<br />
resistenze minori. Il calcolo delle singoli correnti segue la legge di Ohm<br />
e le regole di Kirchhoff.<br />
25
26<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
In un circuito in serie le resistenze dei singoli elementi vengono addizionate.<br />
R totale = R 1 + R 2<br />
In un collegamento in parallelo, invece, le correnti delle singole deviazioni<br />
vengono addizionate.<br />
I totale = I 1 + I 2<br />
Per il calcolo della resistenza totale n un collegamento in parallelo vale<br />
quindi la seguente regola:<br />
1/R ges = 1/R 1 + 1/R 2<br />
Esempio Una lampada a incandescenza di 6 v deve essere collegata ad un camion.<br />
Il camion ha soltanto un‘alimentazione di 24 v. Per evitare che la lampada<br />
si bruci, viene collegato un resistore addizionale in serie alla lampada. La<br />
lampada deve essere attraversata da una corrente di 3 a. Quanto deve<br />
essere alta la resistenza del resistore addizionale?<br />
La resistenza della lampada con 6 v è :<br />
R 1 = U / I<br />
R 1 = 6 V / 3 A<br />
R 1 = 2 Ω<br />
Avendo a disposizione una corrente di 24 v e un‘intensità di corrente di<br />
3 a, la resistenza totale deve avere il seguente valore:<br />
R ges = U / I<br />
R ges = 24 V / 3 A<br />
R ges = 8 Ω<br />
La resistenza totale della resistenza addizionale si calcola come somma<br />
della resistenza totale e della resistenza della lampada:<br />
R ges = R 1 + R 2<br />
R 2 = R ges – R 1<br />
R 2 = 8 Ω – 2 Ω<br />
R 2 = 6 Ω
1.4.2 Inserire strumenti di misura<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Per misurare una tensione lo strumento di misura viene collegato in<br />
maniera parallela all’alimentatore. Se c’è soltanto un‘utenza nel circuito<br />
elettrico, in questo modo viene misurato anche il calo di tensione presso<br />
il utilizzatore. Se ci sono più utilizzatori nel circuito, il calo di tensione viene<br />
accertato per il singolo utilizzatore collegando lo strumento di misura<br />
soltanto in parallelo all‘utenza da analizzare.<br />
A causa dell’allacciamento in parallelo, una parte della corrente corre<br />
<br />
<br />
misura con un‘elevata resistenza interna.<br />
Per poter misurare invece,tensioni di diverse entità, lo strumento deve<br />
avere una resistenza relativamente bassa. Se si utilizzano delle resistenze<br />
<br />
misurazione.<br />
La registrazione/regolazione dell’intervallo da misurare spesso avviene<br />
tramite un interruttore rotante o preselettore. In generale le misurazioni<br />
doverebbero essere fatte nella terzo settore di misurazione. Se i valori da<br />
misurare sono sconosciuti, prima di iniziare dovrebbe essere impostato<br />
<br />
corrispondente valore corrispondente.<br />
Gli strumenti per misurare la tensione vengono chiamati anche voltmetri.<br />
Immagine 6: collegarmento di strumenti di misura (in parallelo all’utilizzatore)<br />
27
28<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
Per poter misurare la corrente che attraversa lo strumento di misura,<br />
quest‘ultimo viene inserito nel conduttore.<br />
Lo strumento per misurare la corrente che attraversa il circuito, viene chiamato<br />
amperometro. L’ampermetro può avere la formma di una tenaglia<br />
soprattutto per la misurazione di correnti alternate elevate. La corrente<br />
viene misurata se si stringe la tenaglia intorno al conduttore.<br />
Gli strumenti per misurare tensioni e correnti vengono chiamati multimetri.<br />
I diversi intervalli di misurazione sono ottenuti in un multimetro allacciando<br />
ulteriori resistenze.<br />
Per misurazioni di tensioni diverse, le resistenze vengono collegate in<br />
serie con lo strumento di misurazione. Per misurare la tensione si aggiungono<br />
in parallelo delle resistenze addizionali.<br />
Nella misurazione con multimetro occorre stare attenti che il multimetro<br />
non sia impostato su un ambito di misurazione per la corrente.<br />
A causa della resistenza molto bassa, durante la misurazione una corrente<br />
alta passa attraverso lo strumento e può portare alla distruzione di<br />
quest‘ultimo o a fondere il fusibile.<br />
Immagine 7: Multimetro
1.5 Tensione continua<br />
Immagine 8: Tensione continua<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Le resistenze vengono misurate al di fuori del circuito. Gli strumenti per<br />
misurarle vengono chiamati ohmmetri.<br />
I multimetri oggi sono quasi sempre attrezzati con display digitale. Qualche<br />
volta sono anche in grado di misurare altre grandezze elettriche.<br />
Se si tratta di tensione continua l’ampiezza è costante. Anche la polarità<br />
dell’alimentatore non cambia. La tensione continua è la base per la<br />
corrente continua.<br />
La tensione continua viene creata in cellule galvaniche, cioè in batterie<br />
e accumulatori. Anche le cellule solari forniscono una tensione continua.<br />
Nei generatori invece viene creata una tensione alternata. Soltanto con<br />
l’aiuto di un commutatore collegato al generator di tensioni continua è<br />
possibile creare una tensione continua pulsante.<br />
Lo stenogramma per la tensione continua è il segno della tensione continua.<br />
24 v = ad es. è la dominazione per una tensione di 24 v.<br />
Nei paesi di lingua inglese la corrente continua viene chiamata direct<br />
current e abbreviato con DC.<br />
29
30<br />
Minos<br />
1.6 Tensione alternata<br />
Immagine 9: Tensione alternata<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
La tensione continua è normale soprattutto per valori bassi di tensione.<br />
Spesso vengono usati comandi con 24 v di tensione continua. Nelle<br />
macchine spesso vengono usate anche tensioni continue di 12v.<br />
Lo svantaggio della tensione continua è non consente la trasmissione<br />
di grande potenze. Per poter trasportare grandi quantità di energia, la<br />
tensione deve essere molto alta, evitando così che le correnti non siano<br />
troppo grandi. La tensione continua, però, non consente di raggiungere<br />
semplicemente valori alti di tensione.<br />
Se c’è il bisogno di tensioni alte spesso si usa la tensione alternata. La<br />
grandezza e la polarità della tensione – se è tensione alternata – cambiano<br />
periodicamente. Il vantaggio della tensione alternata è che la tensione<br />
con l’aiuto di transistori può trasformata in maniera semplice in valori più<br />
alti o bassi.<br />
Ad es. vengono create tensioni molto alte per elettrodotti. Se si trasmette<br />
una certa potenza, le correnti che corrono sono più basse paragonati con<br />
una tensione minore. Le perdite inevitabili a causa della resistenza del<br />
conduttore, in tal modo, sono più basse.
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
La tensione alternata spesso ha un andamento sinusoidale. Sono possibili<br />
anche tensioni alternate con forma di triangolo, dente di sega o rettangolo.<br />
Della tensione alternata non si indicano i valori effettivi. Il valore effettivo<br />
della tensione alternata sinusoidale si calcola come segue:<br />
<br />
U eff = U s <br />
La corrente alternata nelle case ha una tensione effettiva di 230 v. Quanto<br />
è alta la tensione massima?<br />
U eff = U s <br />
U s = U eff <br />
U s <br />
U s = 325 V<br />
La tensione di punta/massima della tensione alternata nelle case è 325 v.<br />
Il segno per la tensione alternata è circa 230 v ~ ad es. è la denominazione<br />
breve per la tensione alternata che viene usata nelle case. Ha un<br />
valore effettivo di 230 v.<br />
La polarità della tensione alta cambia regolarmente. La velocità del<br />
cambiamento viene chiamato frequenza. Viene indicata con il simbolo<br />
f e misurata in hertz [hz]. Una frequenza di un hertz è un’oscillazione<br />
completa in un secondo.<br />
In Europa la frequenza della corrente alternata è 50 hz, nel nord<br />
dell’America invece 60 hz. La rete dei treni in Germania viene azionata<br />
con una frequenza di 16 2/3 hz.<br />
Nei paesi di lingua inglese la corrente alternata viene chiamata alternating<br />
current ed è usata l’abbreviazione AC.<br />
31
32<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
1.6.1 Carichi induttivi e capacitivi (kapazitive Lasten)<br />
In linea di massima per la tensione alternata vale la legge di Ohm. In<br />
particolare occorre prendere in considerazione il comportamento delle<br />
bobine e dei condensatori.<br />
Mentre nella tensione continua si presentano soltanto resistenze ohmiche,<br />
nella tensione alternata le bobine hanno una resistenza induttiva e<br />
i condensatori una resistenza capacitiva.<br />
In una bobina a causa dell’induzione propria viene creata una tensione.<br />
<br />
induttiva. Per questo motivo la corrente aumenta l‘angolo di spostamento<br />
di fase (SYMBOL IM TEXT). Se si tratta di una bobina senza perdite la<br />
tensione anticipa la corrente di 90°.<br />
L’induttività L di una puleggia viene indicata in henry [vs/a].<br />
In un condensatore con una tensione continua la corrente entra soltanto<br />
<br />
sulle piastre del condensatore.<br />
In caso di tensione alternata, a causa dell’inversione della tensione, il<br />
condensatore di continuo viene caricato e scaricato. Dunque la corrente<br />
passa soltanto prima che la tensione sia completamente caricata. In un<br />
condensatore senza perdite la corrente anticipa la corrente di 90°.<br />
La capacità del condensatore viene indicata in farad [f].<br />
Il calcolo della produttività e del lavoro con una tensione alternata può<br />
essere eseguito come il calcolo con tensione continua. Questo però vale<br />
soltanto se ci sono soltanto resistenze in Ohmutilizzando i valori effettivi.<br />
Se in un circuito ci sono bobine, cioè motori o magneti elettrici o anche<br />
condensatori il calcolo deve essere corretto. Siccome a causa delle<br />
induzioni e delle capacità c’e uno spostamento delle fasi tra tensione e<br />
corrente, le punte/massime della curva di corrente e di tensione non si<br />
<br />
Se vengono moltiplicati i valori effettivi di tensione e corrente si ottiene<br />
un rendimento apparente, :<br />
resa d’apparenza = tensione · corrente<br />
S = U · I<br />
La resa d’apparenza viene indicata con l’unità di misura [va].
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
La potenza apparente così calcolata è maggiore della potenza vera e propria.<br />
La differenza fra tali entità viene descritta con il fattore di potenza . Per tutti<br />
i motori o macchine questo valore è indicato sulla targhetta delle istruzioni.<br />
La potenza vera e propria viene chiamata potenza attiva e viene calcolata con<br />
la seguente formula:<br />
Potenza attiva = tensione · corrente · cos<br />
P = U · I · cos<br />
La potenza attiva viene misurata in watt [W].<br />
La differenza fra potenza apparente e potenza attiva viene chiamata<br />
potenza reattiva (Q)misurata in [var].<br />
Con il fattore di potenza, inoltre, diveta evidente che la potenza reattiva<br />
e la potenza attiva non possono semplicemente essere sommate per<br />
calcolare la potenza apparente. Più in particolare tali grandezze possono<br />
essere sommate solo geometricamente (potenza attiva e potenza<br />
reattiva formano un angolo retto). La potenza reattiva in questo caso è<br />
l‘ipotenusa del triangolo.<br />
potenza apparente<br />
potenza effettiva<br />
Immagine 10: Potenza attiva e potenza apparente<br />
potenza reattiva<br />
33
34<br />
Minos<br />
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
Un motore elettrico ha un fattore di potenza = 0,85 A. Una rete a corrente<br />
alternata con 230 V effettivamente prende/consuma 3,5 A di corrente.<br />
Quanto sono alti la potenza attiva e la potenza reattiva?<br />
P = U · I · cos<br />
P = 230 V · 3,5 A · 0,85<br />
P = 684,25 W<br />
La potenza reattiva è 684, 25 V.<br />
Il coseno di 0,85 e dà come risultato un angolo di 31, 79°. Il seno<br />
dell’angolo è 0,527. Dunque la potenza reattiva si calcola come segue:<br />
Q = U · I · sin<br />
Q = 230 V · 3,5 A · 0,527<br />
Q = 224,2 Var<br />
La potenza reattiva è 224, 2 Var. Il calcolo si poteva fare anche con la legge<br />
di Pitagora.<br />
La stessa denominazione delle potenze è attribuità anche alle resistenze delle<br />
tensioni alternate. La resistenza totale viene chiamata resistenza apparente. Si<br />
compone della resistenza ohmica del conduttore e della resistenza reattiva.<br />
Resistenza ohmica e resistenza reattiva formano un angolo retto e possono<br />
essere sommate solo geometricamente. Con lìangolo viene indicato il<br />
rapporto fra la resistenza ohmica e la resistenza reattiva. Se l’angolo<br />
è molto grande la resistenza ohmica può essere non considerata.<br />
Normalmente le resistenze reattivesono sempre accompagnate da<br />
quelle ohmiche, dato che non esistono circuiti senza perdite. Le<br />
resistenze reattive perciò sono sempre legate a resistenze ohmiche<br />
che trasformano la potenza.<br />
Esempi per resistenze che hanno una parte ohmica e una parte induttiva<br />
sono:<br />
- motori<br />
- trasformatori<br />
venzionale<br />
senza compensazione
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Esempi di resistenze che hanno una parte ohmica e una parte capacitiva<br />
sono:<br />
- alimentatori (usati ad es. in computer)<br />
- convertitori di frequenza<br />
In generatori che producono corrente la tensione alternata spesso viene<br />
creata tramite tre bobine che sono sfalsate di 120° . In questa maniera<br />
nascono tre singole tensioni alternate spostate sempre di un terzo rispetto<br />
le altre tensioni alternate.<br />
La corrente trifase in tedesco nella lingua parlata viene chiamata anche<br />
corrente di giri. Utenze di piccole quantità possono sfruttare le singole<br />
fasi della corrente trifase anche in maniera separata. Motori più grandi<br />
però vengono messi in moto con tutte le tre fasi della corrente trifase.<br />
Visto che le bobine durante il lavoro, oltre della resistenza ohmica hanno<br />
una resistenza induttiva, devono essere azionate con una tensione più<br />
alta. Così ad es. per l‘attivazione di una bobina è necessaria una tensione<br />
alternata di 48 V, mentre la stessa bobina magnetica con tensione<br />
continua può essere azionata soltanto con 24 V.<br />
Se invece una bobina magnetica che è stata costruita per 48 V di tensione<br />
alternata, viene azionata con 48 V tensione continua, il dispositivo è<br />
attraversato da una corrente maggiore visto che le manca la resistenza<br />
induttiva. In questo caso la bobina si surriscalda di più e può funzionare<br />
soltanto brevemente.<br />
Si deve considerare che la resistenza induttiva dipende dalla frequenza.<br />
Una bobina magnetica perciò nella rete elettrica americana con 60 Hertz<br />
avrà una resistenza un po’ più alta che nella rete europea con 50 Hertz.<br />
35
36<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
1.7 La rappresentazione di circuiti elettrici<br />
1.7.1 Mezzi elettrici di produzione<br />
ta<br />
schema elettrico.Tale rappresentazione non prende in considerazione<br />
la vera forma e posizione degli elementi, ma mostra in modo astratto le<br />
funzioni e il corso della corrente.<br />
Gli schemi elettrici nascono già all’inizio della programmazione di un impianto<br />
o di un insieme di componenti ma sono necessari anche in seguito<br />
per riparazioni e manutenzione. Gli schemi elettrici costituiscono la documentazione<br />
secondo la DIN (norma tedesca dell’industria) EN 61082.<br />
I singoli elementi di un circuito elettrico vengono chiamati mezzi di produ-<br />
<br />
può essere messo un segno meno (-).<br />
Esistono altre notazioni per indicare gli impianti, qualeil segno di uguagli-<br />
<br />
di inserimento del dispositivo.<br />
Anche i collegamenti degli elementi possono essere descritti. Davanti<br />
alle denominazioni, in questo caso, viene utilizzato il simbolo (:). I due<br />
collegamenti della bobina di un relè ad es. vengono segnati con :A1 e :A2.<br />
Importanti lettere di riferimento di mezzi elettrici di produzione sono:<br />
<br />
B Traspositore di grandezze non elettriche in grandezze elettriche<br />
e viceversa, … (interruttori cilindrici), sensori, interruttori a pressione)<br />
F Attrezzi di protezione ( relè o dispositivi di protezione)<br />
H Dispositivi di segnalazione (attrezzi di segnalazione ottici o<br />
acustici)<br />
K Relè (anche relè a tempo e relè)<br />
M Motori<br />
P Strumenti di misura<br />
S Interruttori (selettori, pulsanti)<br />
<br />
Y Attrezzi azionati in maniera meccanica (bobine magnetiche)<br />
I mezzi di produzione vengono disegnati nello stato senza tensione e<br />
non azionati. Un’eccezione sono gli organi di contatto azionati in maniera<br />
meccanica.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Il contrassegno dei mezzi di produzione viene scritto alla sinistra o sotto<br />
il simbolo, mentre il contrassegno dei collegamenti si trova al lato destro<br />
del simbolo di collegamento o anche sopra lo stesso.<br />
Esempi di descrizioni di collegamenti sono:<br />
Collegamenti di relè : A1 e :A2<br />
Collegamenti di avvisatori :X1 e :X2<br />
<br />
Collegamenti di motori elettrici :u, :v, :w<br />
A destra del numero d‘ordine della notazione indicativa dei mezzi di produzione<br />
si può trovare un‘altra lettera che aggiunge un altra informazione<br />
relativa alla funzione del mezzo di produzione.<br />
Lettere aggiunte sono:<br />
Funzione del tempo T<br />
Funzione supplementare A<br />
Funzione principale M<br />
Funzione di conteggio? C<br />
relè<br />
lampada spia<br />
relè temporizzato<br />
Immagine 11: Esempi per mezzi elettrici di produzione<br />
37
38<br />
Minos<br />
1.7.2 Schemi elettrici<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
I diversi mezzi di produzione vengono inseriti in schemi elettriciche<br />
ne chiariscono i collegamenti e le funzionalità. Se i collegamenti sono<br />
rappresentati in maniera dettagliata e tutte le singole parti riconoscibili<br />
si parla di schemi circuitali.<br />
In un schema circuitale in rappresentazione separata, il circuito principale<br />
è rappresentato separato dal circuito di comando. Sopra vengono<br />
inserite le linee elettriche che rappresentano i diversi livelli con linee<br />
orizzontali.<br />
La denominazione delle singole linee elettriche è ordinata al lato sinistro.<br />
Sopra le linee si scrive l’altezza della tensione.<br />
I singoli percorsi della corrente vengono inseriti in maniera verticale. Il<br />
<br />
disposte in basso.<br />
La rappresentazione nello schema circuitale non si cura nè della sistemazione<br />
dei singoli mezzi di produzione nello spazio nè della connessione<br />
dei singoli elementi.<br />
Immagine 12: Scema circuitale, rappresentazione separata
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Lo schema circuitale in rappresentazione separata viene usato per<br />
sviluppare e comprendere i singoli collegamenti. Per cablare un collegamento<br />
questi schemi sono meno adatti.<br />
Negli schemi circuitali in rappresentazione normale, il circuito principale<br />
e il circuito di comando non vengono disegnati in maniera separata.<br />
<br />
Con una linea interrotta viene rappresentato il collegamento meccanico.<br />
La collocazione vera nella rappresentazione dei circuiti, non viene<br />
considerata.<br />
in queste rappresentazionila visibilità e la chiarezza non sono sempre<br />
garantite, quindi essi vengono usati soltanto per schemi elettrici semplici,<br />
quale la rappresentazione di schemi elettrici nelle macchine.<br />
Lo schema circuitale normale qualche volta viene chiamato anche<br />
schema funzionale.<br />
Immagine 13: Schema circuitale, rappresentazione collegata<br />
39
40<br />
Minos<br />
Immagine 14: Schema circuitale, pianta d’insieme<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
Una variante semplice dello schema circuitale è lo schema elettrico<br />
complessoin cui compaiono anche conduttori multipolari che vengono<br />
rappresentati soltanto con una linea.<br />
I conduttori paralleli nel disegno vengono congiunti per abbassare il<br />
numero dei lati paralleli.<br />
Questi ultimi vengono indicati con strisce orizzontali e cifre, in particolare<br />
per circuiti con numerosi conduttori tripolari di corrente trifase.<br />
In sistemi complessi vengono così rappresentati soltanto i collegamenti<br />
più importanti tra i singoli elementi.<br />
La pianta d’insieme viene usata soprattutto nella tecnica d’istallazione<br />
e nell’approvigionamento energetico.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Immagine 15: Schema circuitale, schema di cablaggio<br />
Minos<br />
Nello schema di cablaggio gli elementi vengono disegnati nella prospettiva<br />
del cablaggio. Le singole parti, in questo caso, vengono rappresentate<br />
come un‘unità. Così tutti i collegamenti interni si trovano in un elemento<br />
unico e non vengono disegnati separatamente.<br />
Nello schema di cablaggio rientrano anche altre tipologie di rappresentazione<br />
come ad es. la pianta dei cavi, gli schemi delle connessioni<br />
e gli elenchi dei cavi. Deve essere rappresentata anche l‘occupazione<br />
delle morse.<br />
Nell‘elettrotecnica vengono usati anche altri schemi e diagrammi quali gli<br />
schemi a blocchi, schemi funzionali e schemi di sistemazione generale.<br />
Il percorso temporale di un circuito può essere rappresentato in un<br />
<br />
41
42<br />
Minos<br />
1.8 Mezzi elettrici di produzione<br />
1.8.1 Interuttori e pulsanti<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
Per introdurre i segnali vengono usati trasmettitori di ordini . Alcuni<br />
segnali vengono creati anche con interruttori di prossimità o trasformatori<br />
d‘ingresso.<br />
La manovra di un comando elettrico avviene tramite pulsanti e interruttori.<br />
<br />
<br />
con un nuovo azionamento, viene riportato nella posizione iniziale.<br />
In base alla struttura costruttiva dei trasmettitori d’ordine, gli elementi<br />
pulsante si differenziano in base al pulsante di contatto, al selettore con e<br />
senza posizione d’arresto e in base alla presenza di cifratura a seconda<br />
se si aziona con una rotazione o se è un interruttori a chiave.<br />
A seconda della loro funzione, nel circuito di comando elettrico si distinguono<br />
portiere, apritoio e contatto di commutazione.<br />
I contatti dei pulsanti o interruttori che vengono collegati durante<br />
l’azionamento vengono chiamati contatti di chiusura. Invece i contatti<br />
d’apertura, se vengono azionati, interrompono il circuito. Qualche volta<br />
vengono usate anche le abbreviazioni NO per il contatto di chiusura, che<br />
è normalmente aperto, dall‘inglese NO = normal opened, e NC per quello<br />
d’apertura, che è normalmente chiuso, dall‘inglese NC = normal closed.<br />
Una combinazione di apritoio e contatto di chiusura ha un contatto intermedio,<br />
chiamato invertitore. Gli invertitori vengono usati anche per<br />
l‘operazione di commutazione fra due circuiti elettrici. a seconda delle<br />
necessità il dispositivo può essere usato come contatto di chiusura o<br />
apritoio.<br />
I contati di un apritoio vengono descritti con i numeri 1 e 2. Invece i<br />
contatti di chiusura con i numeri 3 e 4.<br />
Visto che l’invertitore consiste di una combinazione di contatto di chiusura,<br />
e apritoio, il contatto intermedio porta il numero 1. Il numero 2 viene<br />
usato per l’apritoio e il numero 4 per il contatto di chiusura.<br />
L’azionamento del pulsante o dell’interruttore viene rappresentato mediante<br />
il simbolo di una linea interrotta sono collegati con il contatto vero<br />
e proprio.<br />
Una particolarità sono gli interruttori d’arresto per emergenza. Questi<br />
pulsanti rossi fungiformi su base gialla devono essere raggiungibili facilmente.<br />
In caso di pericolo essi consentono di rendere la tensione nulla.<br />
L‘interruttor d’arresto di emergenza è un apritoio che viene interrotti<br />
azionando il pulsante. Per chiuderlo deve essere sbloccato l’interruttore<br />
d’arresto.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
pulsante, contatto a filo<br />
pulsante, contatto di rottura<br />
pulsante, contatto di cambiamento<br />
Immagine 16: Simboli di pulsanti e interruttori<br />
Immagine 17: Pulsante con contatti di chiusura<br />
elementi di<br />
commutazione<br />
contatti<br />
molla<br />
generalmente attivo<br />
generalmente attivo,<br />
blocco<br />
premere per attivare<br />
tirare per attivare<br />
girare per attivare<br />
inclinare per attivare<br />
Minos<br />
43
44<br />
Minos<br />
Immagine 18: Pulsante con contatti di apertura<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
Immagine 19: Pulsante con contatti di commutazione<br />
elementi di commutazione<br />
contatti<br />
molla<br />
contatto di rottura<br />
elementi di commutazione<br />
contatto a filo
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
<br />
coloriin relazione alla loro funzione.<br />
Con il rosso vengono indicati i trasmettitori d’ordine per azionare<br />
l’interruttore d’arresto per operazioni antincendio.<br />
Rosso stop, spento<br />
Con il rosso vengono indicati anche trasmettitori d’ordinerivolti allo spegnimento<br />
globale del sistema. Ne fanno parte:<br />
- spegnere un o più motori<br />
- spegnere una parte della macchina<br />
- arresto dopo il ciclo. Se il personale durante il ciclo aziona il<br />
<br />
- spegnere un apparecchiatura elettrica<br />
- ripristino, combinato con una funzione per fermare<br />
Giallo Intervento per eliminare condizioni anomale o per evitare cambiamenti<br />
indesiderati<br />
Questo ad es. è il ripristino di unità di macchine al punto iniziale del ciclo,<br />
prima del suo termine. L’azionamento del pulsante giallo può invalidare<br />
alte funzioni già selezionate.<br />
Verde Inizio o acceso<br />
Vengono indicati con verde i trasmettitori d’ordine di azionamento globale.<br />
Ne fanno parte:<br />
- avviamento di uno o più motori<br />
- avviamento di una parte della macchina<br />
- avviamento delle funzioni ausiliari<br />
- avviamento dell’apparecchiatura elettrica<br />
- collegare il circuito di comando con la tensione<br />
<br />
Funzioni particolari diverse da quelle citate, possono essere associate<br />
ad un ulteriore colore.<br />
<br />
Questi colori possono essere usati per ogni funzione, al di fuori dei pulsante<br />
a pressione con sola funzione di arresto. Il nero ad es. viene usato<br />
per il comando a impulsi . Il bianco viene usato soprattutto per indicare<br />
funzioni ausiliarie che non fanno parte del ciclo lavorativo.<br />
45
46<br />
Minos<br />
<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
I pulsanti possono essere azionati dall’uomo, anche in maniera meccanica<br />
con elementi della macchina. In questo caso vengono chiamati limitato-<br />
<br />
analizzano la posizione di cilindri pneumatici o idraulici vengono chiamati<br />
interuttori cilindrici.<br />
La commutazione dei contatti elettrici avviene con l‘azione di una forza<br />
esterna. I pulsanti lavorano, in questo caso, con o senza.I pulsanti piccoli<br />
nell’interno, hanno microinterruttori e vengono azionati con un pestello<br />
o un rullo,spesso soltanto con un contatto di commutazione. I pulsanti<br />
più grandi, azionati meccanicamente, possono avere anche un contatto<br />
apritoio e un contatto di chiusura.<br />
Esempi di ambiti d’uso di interruttori limitatori meccanici sono:<br />
- controllo della porta<br />
- interruttore per luce d’arresto<br />
<br />
Gli interruttori limitatori meccanici invece vengono sostituiti sempre più<br />
frequentemente da sensori che lavorano senza contatto. I sensori elettronici<br />
lavorano senza contatto, hanno una durata di vita maggiore e sono<br />
meno sensibili ai guasti.<br />
Immagine 20: Microinterruttore
Immagine 21: Contatto reed<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Un interruttore cilindrico molto semplice che lavora senza contatto è il<br />
contato reed, che consiste in due contatti che sono fusi in un corpo di<br />
vetro. A causa del campo magnetico di un magnete permanente nello<br />
stantuffo del cilindro, i due contatti vengono accorciati.<br />
Gli interuttori cilindrici che lavorano senza contatto hanno elementi elettronici<br />
che reagiscono su un magnete dello stantuffo. Questi non sono<br />
sensibili ai campi magnetici estranei come li troviamo ad es. in impianti<br />
di saldamento elettrico.<br />
Un‘altra forma di interruttore di prossimità senza contatto sono i sensori<br />
induttivi in cui si ha il contatto soltanto materiali che conducono corrente.<br />
Gli interruttori di prossimità capacitivi, invece, sono realizzati anche in<br />
materiali non metallici.<br />
Gli interruttori di prossimità ottici usano mezzi elettronici e ottici per rico-<br />
<br />
di luce rossa e infrarossa sono i semiconduttori - diodi luminosi. Essi<br />
si differenzia da relè fotoelettrici unidirezionali, barriere fotoelettriche e<br />
<br />
Inoltre vengono usati interruttori senza contatto che funzionano con<br />
l’ultrasuono.<br />
47
48<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
I circuiti elettrici di solito vengono disegnati senza tensione. Se però un<br />
pulsante o un limitatore viene azionato nella posizione iniziale questo va<br />
rappresentato anche nello schema.<br />
Nella posizione di azionamento, un contatto di chiusura, (ad es. di un interuttore<br />
cilindrico) assomiglia a un apritoio. Per evitare errori nell‘effettuare<br />
l’azionamento, accanto al contatto viene messa una freccia.<br />
Un apritoio azionato, invece, viene disegnato come un contatto di chiusura<br />
con contatti legati. Anche in questo caso, per evidenziare l’azionamento,<br />
accanto al contatto, deve essere inserita una freccia<br />
Immagine 22: Contatti azionati<br />
otturatore<br />
otturatore, attivo<br />
rottura<br />
rottura, attivo
1.8.3 Interuttori a pressione<br />
Immagine 23: Interruttore a pressione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
<br />
trasduttori, (come ad es. la pressione, la portata in volume o la temperatura)<br />
vengono convertite in una grandezza elettrica analogica o digitale.<br />
Gli interruttori a pressione servono come apparecchiatura di monitoraggio<br />
e comando. Se una pressione prescelta viene raggiunta, questi possono<br />
aprire o chiudere i circuiti. La pressione d’ingresso ha un effetto su una<br />
<br />
elastica regolabile. Se la pressione è più alta della forza elastica, lo<br />
stantuffo si muove e mette in azione la morsettiera.<br />
L’interruttore pneumatico a pressione trasforma un segnale di pressione<br />
pneumatico in un segnale elettrico attraverso un contatto di commutazione.<br />
Data la normale entità elevata delle pressioni nell’idraulica, il<br />
dispositivo è costruito in maniera più robusta.<br />
Per interruttori a pressione con morsettiera, azionati in maniera meccanica,<br />
la molla a elica può essere sostituita con una membrana, un tubo<br />
ondulato o un tubo di Bourbon.<br />
49
50<br />
Minos<br />
1.8.4 Dispositivo di segnalazione<br />
Immagine 24: Dispositivi di segnalazione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
Di solito si distinguono i dispositivi acustici da quelli dispositivi ottici.<br />
Per una visibilità migliore, alle lampade spia si possono aggiungere<br />
anche delle lenti ausiliarie. In linea di massima fanno parte delle<br />
lampade spie anche indicatori a diodo luminoso e indicatori a cristalli<br />
liquidi.<br />
Nell’elettrotecnica le lampade spia spesso vengono usate per segnalare<br />
regimi di funzionamento. Secondo la VDE 0113 i colori da usare<br />
sono:<br />
Rosso pericolo o allarme<br />
<br />
intervento rapido. Questi stati possono essere:<br />
<br />
- temperatura fuori dei limiti (di sicurezza) previsti<br />
- l’ordine di fermare la macchina (ad es. a causa di sovvracarico)<br />
- parti elementari dell’attrezzo fermate a causa dell’impianto di protezione<br />
- pericolo a causa di elementi che si muovono<br />
lampada spia<br />
lampada spia, lampeggiante<br />
posizione dell‘indicatore<br />
allarme ottico<br />
segnale acustico,<br />
„horn“<br />
sirena<br />
gong<br />
campana
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Giallo attenzione<br />
Minos<br />
Lampade spia gialle segnalano cambiamenti o un cambiamento previsto<br />
delle condizioni. Ad es.:<br />
- la temperatura (o la pressione) non corrisponde al livello normale<br />
- sovvracarico, permesso soltanto per un breve arco di tempo<br />
- ciclo automatico in esecuzione<br />
Verde sicurezza<br />
Lampade spie verdi servono per indicare un regime di funzionamento<br />
sicuro o per approvare il funzionamento seguente. Ad es.:<br />
- il liquido di raffreddamento circola<br />
- il comando automatico della caldaia è acceso<br />
- la macchina è pronta per la partenza: tutti gli impianti ausiliari<br />
funzionano, le unità si trovano nella posizione primitiva e la pressione<br />
idraulica o la tensione d’uscita di un motogeneratore si trovano nell’ambito<br />
previsto<br />
<br />
<br />
ad altri colori. Inoltre si tratta di informazioni che sono legati ad richieste<br />
speciali. Ad es.:<br />
- l’indicazione del comando a distanza<br />
- il preselettore nella posizione d’avviamento<br />
- un’unità nella posizione di avanzamento<br />
- microavanzamento di una slitta o di un carello<br />
<br />
Lampade spia bianche sono adatti per informazioni generali. Possono<br />
essere usati se ci sono dubbi per quanto riguarda l’uso dei tre colori<br />
rosso, giallo e verde; così ad es. come conferma o anche per:<br />
- interruttore principale nella posizione accesa<br />
- scelta della velocità o del senso di rotazione<br />
- vengono usati attrezzi ausiliari che non appartengono al ciclo<br />
lavorativo<br />
Dispositivi di segnalazione come sirene, allarmi, avvisatori acustici, cicalini<br />
e campanelli vengono usati spesso insieme con dispositivi di segnalazione<br />
ottici. Il segnale acustico in questi casi deve attirare l’attenzione<br />
sul segnale ottico.<br />
51
52<br />
Minos<br />
1.8.5 Relè e paratoie<br />
Immagine 25: Relé<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
gono<br />
usati soprattutto in circuiti di comando ma anche in dispositivi di<br />
protezione.<br />
Anche le paratoie vengono azionate in maniera elettromagnetica, con interruttori<br />
di potenza o paratoie ausiliarie.Un esempio di applicazione sono<br />
i circuiti elettrici in cui vengono regolati motori o riscaldamenti elettrici.<br />
I relè consistono di una bobina magnetica e un nucleo di ferro. Se la<br />
bobina viene attraversata da una corrente elettrica si crea un campo<br />
magnetico e il giogo mobile viene attirato al nucleo di ferro. Tramite una<br />
leva il giogo aziona i singoli contatti.<br />
I collegamenti della bobina vengono segnati con A1 e A2. I collegamenti<br />
dei contatti sono a due cifre. La prima cifra designa progressivamente<br />
i contatti. La seconda cifra indica se si tratta di un apritoio o un contatto<br />
di chiusura. Le cifre 1 e 2 indicano un apritoio, le cifre 3 e 4 un contatto<br />
di chiusura.<br />
Le paratoie hanno tre contatti principali. Questi vengono contrassegnati<br />
<br />
che vengono denominati come i relè.<br />
relè con un cambiatore di contatti<br />
Teleruttore con due contatti supplementari
elè a tempo con ritardo<br />
relè a tempo smorzato<br />
Immagine 26: Relè a tempo<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
<br />
la<br />
corrente rimangono nella posizione di commutazione. essi vengono<br />
denominati (to link). Questa funzione ad es. si trova in (Stromstoßrelais)<br />
che vengono accesi con un impulso di corrente. Il catenaccio può essere<br />
eliminato soltanto con un altro impulso di corrente.<br />
I relè a tempo si distinguono in due tipologie.<br />
I relè a tempo ad azione ritardata connettono i loro contatti soltanto dopo<br />
un certo periodo, mentre i relè a tempo di scatto ritardato connettono i<br />
loro contatti subito dopo l’interruzione della corrente e rimangono ancora<br />
collegati per un periodo limitato anche dopo quest‘ultima.<br />
I relè a tempo vengono indicati con un quadrato ulteriore.<br />
I relè a tempo ad azione ritardata si indicano con due linee incrociate<br />
nel quadrato, mentre i relè a tempo a scatto ritardato si indicano con un<br />
quadrato tutto nero.<br />
I contatti di apritoio e i contatti di chiusura vengono nominati con le cifre 5<br />
e 6, 7 e 8. Il ritardo è indicato da un semicerchio vicino al simbolo tramite<br />
una reazione a paracadute. Al simbolo dei relè può seguire la lettera T.<br />
53
54<br />
Minos<br />
1.9. Semplici collegamenti di base<br />
1.9.1. Autotenuta elettrica<br />
Immagine 27: Autotenuta elettrica<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
Un caso d’utilizzo di relè è anche l‘autotenuta elettrica che viene azionato<br />
<br />
attrazione. Con un contatto del relè il pulsante viene rilasciato, ma il relè<br />
continua ancora a funzionare.<br />
La cessazione dell‘azione di autotenuta avviene con un secondo pulsan-<br />
<br />
corrente verso il relè viene interrotto e il relè cade.<br />
In linea di principio ci sono due possibilità di collegament per il posizionamento<br />
dei contatti e dei pulsanti. Se ogni volta viene azionato soltanto<br />
un pulsante, non sussiste alcuna differenza tra i due collegamenti.<br />
Se nello stesso momento vengono azionati entrambi i pulsanti, il collegamento<br />
“dominante SPENTO” viene interrotto tramite il contatto di apertura<br />
<br />
Con la variante di collegamento “dominante ACCESO” invece il relè<br />
rimane attivato.<br />
Visto che nell’elettrotecnica spegnere la tensione per motivi di sicurezza<br />
ha una priorità assoluta dovrebbe essere usata soltanto la variante di<br />
collegamento “dominante SPENTO”.<br />
acceso spento
1.9.2. Sequenza passo passo<br />
Immagine 28: Catena sequenziale<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Per i comandi di salita spesso vengono usati dei sequenziatori. In questo<br />
caso i relè vengono collegati in maniera tale da venire accesi uno dopo<br />
l’altro secondo il decorso della regolazione.<br />
Un passo può essere eseguito soltanto se è stato effettuato il passo<br />
precedente e se c’è stato un feed-back sullo svolgimento di quel passo.<br />
nimento<br />
e sequenza continua.<br />
Nella sequenza a spegnimento è attivo sempre soltanto un passo. È<br />
necessario un contatto in più per predisporre la catena. Questo impulso<br />
(di reset) deve essere fornito sempre prima di avviare la sequenza. Dato<br />
che con i relè hanno diversi tempi di commutaizone, è possibile effettuare<br />
pause durante la sequenza a spegnimento. Perciò le sequenze a spegnimento<br />
vengono usate soprattutto nella programmazione di controllori<br />
programmabili.<br />
Nella sequenza continua tutti i passi vengono effettuati uno dopo l’altro.<br />
L’ultimo passo disattiva l’autotenuta del primo relè; a causa di ciò tutta<br />
la catena ritorna allo stato di partenza. Un impulso di reset non è necessario.<br />
Ne circuiti con relè questo tipo di sequenziatore dovrebbe essere<br />
sempre applicato.<br />
catena „erasing“ sequienziale a 3 passi catena continua sequenziale a 3 passi<br />
55
56<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
1.9.3. Scemi elettrici per la pneumatica e l’idraulica<br />
Nell’elettropneumatica e nell’elettroidraulica è necessario disegnare per<br />
ogni forma di energia uno schema elettrico proprio. In un primo schema<br />
elettrico vengono rappresentate le componenti pneumatiche o idrauliche,<br />
mentre nell’altro vengono rappresentati i simboli elettrici.<br />
Una parte degli elementi costruttivi, come ad es. le bobine magnetiche o<br />
gli interuttori cilindrici si trovano in tutti e due gli schemi. La rappresentazione<br />
nei diversi schemi però è diversa.<br />
Visto che gli stessi elementi sono rappresentati nei due schemi in maniera<br />
diversa, è possibile una correlazione soltanto tramite la denominazione<br />
dell‘elemento.<br />
Tutti e due gli schemi elettrici si contraddistinguono anche a causa del-<br />
<br />
dall‘alto verso il basso. Negli schemi pneumatici e idraulici invece la fonte<br />
di energia si trova nella parte bassa e le propulsioni nella parte superiore<br />
dello schema. L’energia dunque parte dal basso e arriva in alto.<br />
Per il collegamento elettrico spesso viene usato lo schema elettrico in<br />
rappresentazione separata. Questo permette una buona comprensione<br />
della funzione di collegamento. La bobina e i contatti dei relè hanno la<br />
stessa denominazione.<br />
Per una migliore comprensione i singoli percorsi della corrente sono<br />
meri<br />
anche a percorsi della corrente che nascono da altri percorsi e non<br />
arrivano in fondo alla sbarra collettrice.<br />
Sotto i relè possono essere inserite delle tabelle di contatto nelle quali<br />
viene descritto in quali percorsi della corrente si trovano i contatti di<br />
questo relè. Se si tratta di schemi elettrici complessi, tali indicazioni sui<br />
contatti possono essere inserite anche su altri lati dello schema. In questo<br />
modo il ritrovamento dei contatti di un relè nello schema è notevolmente
Immagine 29: Schema elettropneumatico<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Nell’immagine è rappresentato uno schema elettropneumatico. La parte<br />
pneumatica dello schema consiste soprattutto in una valvola con una<br />
bobina magnetica e un cilindro.<br />
Nello schema elettrico è rappresentata un‘autotenuta. L’autotenuta può<br />
essere azionata e cancellata con due pulsanti. Il contatto del relè garantisce<br />
il continuo funzionamento del dispositivo anche dopo il contatto di<br />
chiusura.<br />
Il circuito elettrico per la bobina magnetica viene chiuso con il relè attivato.<br />
Questo percorso della corrente determina l’emissione di segnali.<br />
La correlazione fra bobina magnetica e schema pneumatico viene rappresentata<br />
dalla denominazione “Y1”.<br />
Le bobine magnetiche possono essere azionate anche con altre tensioni,<br />
spesso però viene usata la stessa tensione del circuito di comando.<br />
57
58<br />
Minos<br />
1.10 Tipi di protezione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii<br />
Le correnti elettriche e le tensioni si distinguono indirettamente soltanto<br />
in base ai loro risultati. Sono pertanto da rispettare alcune norme<br />
e disposizioni per evitare i pericoli causati dall’energia elettrica.<br />
Gli involucri per i mezzi di produzione elettrici sono realizzati per<br />
proteggere gli stessi dal contatto non desiderato, con corpi estranei<br />
e acqua e vengono suddivisi secondo le diverse modalità di protezione.<br />
Tali modalità sono descritte nella DIN (norma industriale<br />
tedesca) e nella EN 60529 e indicate con le lettere IP (inglese, per:<br />
international protection), seguiti da due cifre. Secondo il luogo d’uso<br />
e l’uso è necessaria una protezione adatta per proteggere l’uomo<br />
dai pericoli possibili e per assicurare il funzionamento del mezzo di<br />
produzione.<br />
La prima cifra indica la protezione per contatti non intenzionali con<br />
<br />
0 nessuna protezione<br />
<br />
<br />
<br />
mm (ad es. dita)<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
5 protezione completa da contatto e protezione dal deposito di polvere<br />
nell’interno (protetto da polvere)<br />
6 protezione completa da contatto e protezione dalla penetrazione<br />
di polvere (tenuta di polvere)
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
La seconda cifra indica la protezione contro la penetrazione di acqua<br />
con risultati dannosi:<br />
0 nessuna protezione<br />
0 protezione contro gocce che cadono orizzontalmente (perdite di<br />
acqua)<br />
<br />
di acqua che cadono inclinati)<br />
<br />
orizzontale (acqua spruzzata)<br />
3 protezione contro acqua che arriva da tutte le direzioni (acqua<br />
spruzzata)<br />
4 protezione contro acqua da un ugello (getti d’acqua)<br />
5 protezione contro getti d’ acqua forti (protezione contro allargamento)<br />
6 protezione contro messa sotto acqua momentanea (mettere<br />
nell’acqua)<br />
7 protezione contro messa sott’acqua non solo momentanea<br />
Se necessario per una precisa descrizione possono essere aggiunte altre<br />
lettere. Se invece una delle due cifre non viene indicata, è da sostituire<br />
con la lettera X. Un tipo di protezione tipico ad es. per le bobine magnetiche<br />
di valvole è IP65.<br />
59
60<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automaticii
2 Controllori programmabili<br />
2.1 Introduzione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Controllori programmabili vengono usati in tanti ambiti dell’industria per<br />
compiti di controllo e di regolazione. Lo sviluppo dell’automatizzazione<br />
oggigiorno è legato strettamente ai controllori programmabili.<br />
Nei paesi di lingua inglese il controllore programmabile viene chiamato<br />
“Programmable Logic Controller” e perciò abbreviato con PLC.<br />
Un controllore programmabile possiede interfacce per l’introduzione e<br />
l’emissione di segnali. Agli ingressi vengono collegati diversi tipi di sensori.<br />
Questi sensori informano il controllore programmabile dello stato<br />
attuale della macchina o dell’impianto. Con le sue uscite il controllore<br />
programmabile comanda le parti principali della macchina o dell’impianto.<br />
Così il controllore programmabile sorveglia i processi di produzione e<br />
li regola. Tante macchine sono talmente complicate che non possono<br />
essere utilizzate senza un controllore programmabile.<br />
gli ambiti di utilizzo dei controllori programmabili sono molto vasti. In generale<br />
essi regolano , comandano e sorvegliano i processi tecnici, ove,<br />
in tanti casi, sostituiscono l’uomo.<br />
Esempi di applicazioni di utilizzo dei controllori programmabili sono i<br />
comandi di ascensori o di semafori. Anche impacchettatrici o impianti<br />
automatici di saldatura possono essere comandati con un controllore programmabile.<br />
Un altro ambito molto importante sono i processi produttivi<br />
automatizzati in campo automobilistico.<br />
A causa di programmazioni diverse un controllore programmabile può<br />
essere adatto alle più diverse richieste senza che siano necessari cambiamenti<br />
profondi nella costruzione del controllore programmabile stesso.<br />
Con un solo controllore programmabile possono essere controllati senza<br />
problemi anche centinaia di sensori collegati allo stesso numero di<br />
attori. Se invece ci sono poche entrate e uscite è necessario da badare<br />
alla redditività. L’accendere di una lampada con un tasto p.es. potrebbe<br />
essere controllato con un controllore programmabile ma questa soluzione<br />
sarebbe decisamente più cara che un semplice cablaggio del tasto con<br />
la lampada.<br />
61
62<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
2.1.1 Storia del controllore programmabile<br />
Prima dello sviluppo del controllore programmabile il comando di macchine<br />
e impianti si svolgeva soprattutto con comando a relé. Con i contatti<br />
dei relè collegati parallelo o in serie si raggiungeva il percorso desiderato<br />
del comando.<br />
Sono stati costruiti anche comandi con dispositivi ad aria compressa.<br />
Come nei comandi a relè sono stati usate funzioni booleane. Il relè poteva<br />
essere o no in azione comr poteva essere presente o assente pressione.<br />
Esistevano anche comandi che lavoravano con valori analogici.<br />
Questi comandi oggi vengono denominati comandi Controllori a logica<br />
cablata. A causa del complesso cablaggio dei singoli elementi era molto<br />
impegnativo adattare il comando durante l‘aggiornamento della macchina.<br />
General Motors nel 1968 sviluppò le basi per un controllore programmabile.<br />
Nell’epoca questo controllore è stato chiamato PC, Programmable<br />
Computer. Visto che quest’abbreviazione presto venne usata per il<br />
Personal Computer, la denominazione diventò PLC. Nei paesi di lingua<br />
tedesca viene usata invece la abbreviazione SPS che sta per: Speicherprogrammierbare<br />
Steuerung.<br />
Un controllore programmabile contiene un microprocessore ed elementi<br />
per memorizzare il programma. La programmazione può essere eseguita<br />
in diversi linguaggi.<br />
Una dei linguaggi più vecchi è il diagramma a contatti. Assomiglia fortemente<br />
alla rappresentazione americana dello schema delle connessioni.<br />
Questo era un vantaggio per i tecnici che potevano sviluppare il programma<br />
in maniera simile agli schemi elettrici ai quali erano abituati. La<br />
semplice variazione facilitò l’uso del controllore programmabile.<br />
Un altro motivo per l’uso del diagramma a contatti era la rappresentazione<br />
di segni sui monitor dei computer nell’epoca. Gli schermi non lavoravano<br />
<br />
simboli dell‘ alfabeto. Con parentesi tonde o quadre e striccie inclinate,<br />
orizzontali e verticali il programma comunque poteva essere rappresentato<br />
sullo schermo.<br />
Altre lingue usate erano il set di istruzioni e il diagramma logico. Il set<br />
di istruzioni è più orientato alla macchina mentre il diagramma logico è
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
A causa dei loro vantaggi i controllori programmabili si diffondevano e le<br />
<br />
elaborati soltanto segnali binari, e solo successivamente numeri interi e<br />
numeri a virgola mobile. Su questa base è diventato possibile elaborare<br />
anche valori analoghi.<br />
Nel corso del tempo c’erano sempre più produttori che offrivano uno o<br />
più controllori programmabili. In diversi casi fra i linguaggi per la programmazione<br />
c’erano differenze.<br />
Nell’1993 con la norma internazionale IEC 611131 (che prima fu la IEC<br />
trollore<br />
programmabile. Con questa norma è possibile programmare un<br />
controllore programmabile indipendentemente dal produttore. La maggior<br />
parte dei sistemi dei controllori programmabili è conforme a questa norma.<br />
Accanto al set di istruzioni AWL e il ladder diagram KOP oggi viene usato<br />
anche il linguaggio dei componenti funzionali FBS. Per comandi di esecuzione<br />
invece si preferisce il diagramma di sequenza delle funzioni AS.<br />
Una linguaggio nuovo è anche il Testo Strutturato. Questo linguaggio è<br />
come il set delle istruzioni orientato al testo, ma non viene molto utilizzatocomandi<br />
vicini alle macchine. Il testo strutturato perciò viene chiamato<br />
anche lingua di programmazione più alta.<br />
63
64<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
2.1.2 Paragone fra controllore cablato e controllore programmabile<br />
Il controllore cablato rappresenta una tipologia di programazione di comandi<br />
e regolazioni nell‘automatizzazione. Questo tipo di programmazione<br />
viene denominato anche hardwired controler. E‘ sbagliata invece<br />
la denominazione ‘comando convenzionale’.<br />
<br />
singoli elementi costruttivi. Il collegamento avviene tramite cablaggio o con<br />
il collegamento di una piastra con circuito stampato. Se ci sono variazioni<br />
<br />
parte dei casi le variazioni nel programma implicano il cambiamento delle<br />
dotazioni dei singoli elementi.<br />
In ambiti di automatizzazione complessa oggigiorno non viene più usato il<br />
controllore cablato. In impianti più piccoli però è ancora possibile trovarli.<br />
L‘utilizzo attuale e futuro dell‘hardwired controler è fondamentale<br />
nell‘ambito della sicurezza garantendo il funzionamento anche in caso<br />
di guasto del controllore programmabile. Per questo motivo attualmente<br />
l‘hardwired controler è concepito soprattutto come complemento del<br />
controllore programmabile.<br />
Nel controllore programmabile le principali indicazioni di comando sono<br />
contenute nel software. Anche se si tratta di diverse versioni di programmi<br />
il cablaggio del controllore programmabile può rimanere lo stesso.<br />
Nella realizzazione di una singola macchina, lo sviluppo e la costruzione<br />
di un controllore programmabile richiede un tempo paragonabile a<br />
quello che è necessario per scrivere un programma per il controllore<br />
programmabile stesso. Nell‘ipotesi di realizzazione di diverse macchine<br />
simili, invece, il programma per il controllore programmabile deve essere<br />
sviluppato soltanto una volta. Il dispendio di cablaggio del controllore<br />
programmabile, in questo caso, è decisamente più basso. Per innestare<br />
tensioni più grandi o pesi maggiori, sono però sempre necessari relè o<br />
contattori.<br />
Ma anche in macchine diverse possono essere usati nuovamente certi<br />
elementi del programma del controllore programmabile. È anche possibile<br />
testare i programmi prima del termine di produzione della macchina.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
2.1.3 Vantaggi e svantaggi di un controllore programmabile<br />
Minos<br />
Uno dei principali vantaggi del controllore programmabile è la facile mo-<br />
<br />
funziona subito. Normalmente il funzionamento desiderato è subordinato<br />
<br />
non è necessario.<br />
Il materiale e l‘ingombro necessari per un comando con controllore<br />
programmabile sono minori di quelli di un controllore con relè. Tempi e<br />
contattori vengono realizzati con il software così che non sono necessari<br />
relè a tempo.<br />
Un programma una volta scritto può essere copiato per successive<br />
utilizzazioni in base alle necessità. Per lo sviluppo di comandi analoghi<br />
il programma deve essere scritto soltanto una volta è può essere poi<br />
caricato sul controllore programmabile. Il cablaggio che in altri ambiti<br />
<br />
controllore programmabile. La trasmissione dei programmi può avvenire<br />
elettronicamente in tutti i posti del mondo.<br />
Se un programma di un controllore programmabile è scritto, è semplice<br />
aggiungere alle singoli indicazioni commenti. Il programma a causa di<br />
questo dopo è comprensibile con più facilità.<br />
Gli sviluppi indipendenti della macchina e del software per il controllore,<br />
consentone un notevole risparmio in termini di tempo. Il programma può<br />
essere sviluppato parzialmente e simultaneamente da diversi gruppi.Le<br />
singole parti risultanti da questa stesura preliminare possono essere e<br />
messo insieme a consuntivo. Anche a causa della scarsa complessità<br />
del cablaggio si risparmia tempo.<br />
Un altro vantaggio del controllore programmabile è la possibilità di manutenzione<br />
e diagnosi a distanza. La macchina o l’impianto può essere<br />
comandato anche in remoto o, nell‘ipotesi di errori, controllato senza la<br />
visita di un tecnico.<br />
Occorre ricordare, inoltre, che il consumo di energia di un controllore<br />
programmabile è più basso di quello di un controllore a relè.<br />
Tra gli svantaggi del controllore programmabile occorre ricordare il dispendio<br />
elevato per il controllore e il software la necessità di personale<br />
<br />
Anche per impianti piccoli sono necessari strumenti per la programmazione,<br />
misure per la sicurezza dei dati e, in generale, supporti per la<br />
registrazione dei dati. in un controllore programmabile viene trasmesso<br />
soltanto il codice del programma. Il testo originale per tanto,rimane salvato<br />
in forma legibbile.<br />
65
66<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
2.2 Struttura di un controllore programmabile<br />
2.2.1 Tipi di controllori programmabili<br />
24 V<br />
Un controllore programmabile può essere usato per diversi compiti. La<br />
sua costruzione sarà differente a secondadell‘ambito di applicazione.<br />
Un controllore programmabile compatto consiste di un unico elemento<br />
con un numero limitato di entrate e uscite. Il numero delle entrate è<br />
normalmente superiore al numero delle uscite, ad esempio, ci possono<br />
essere 10 entrate e 6 uscite.<br />
Altri allacciamenti del controllore programmabile sono utilizzati per<br />
l’alimentazione di corrente elettrica. A seconda del tipo di costruzione,<br />
il controllore elettrico viene alimentato con 24 V o con 230 V. Se<br />
l‘alimentazione è a 230 V, una parte della rete deve essere integrata nel<br />
controllore programmabile.<br />
Un incremento del numero delle entrate e uscite spesso non è possibile.<br />
Qualche volta al controllore programmabile può essere aggiunto un<br />
modulo ulteriore per consentire altri allacciamenti.<br />
Un controllore programmabile compatto ha un prezzo conveniente e<br />
perciò può essere usato soprattutto in piccoli impianti.<br />
Entrate Eingänge<br />
Immagine 29: Controllore programmabile compatto<br />
Uscite<br />
Ausgänge
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Immagine 30: Controllore programmabile modulare<br />
Minos<br />
Un controllore programmabile modulare consiste in un contenitore in cui<br />
possono essere inseriti diverse schede. Sono necessarie almeno le schede<br />
per l’alimentazione elettrica e l’unità calcolatrice vera e propria. Queste<br />
schede vengono chiamate scheda dell’alimentatore e unità centrale.<br />
Il numero delle entrate e uscite dipende dal numero delle schede inserite.<br />
Le schede d’ingresso normalmente hanno 16 o 32 ingressi. Le schede<br />
d’uscita spesso hanno 8 o 16 uscite. Le schede con meno uscite possono<br />
fornire una corrente più alta in uscita rispetto alle schede con numero<br />
di uscite superiore. In questi casi l’uso di relè aggiunti non è sempre<br />
necessario.<br />
Il numero massimo di entrate e uscite possibili dipende dalla capacità<br />
dell’unità centrale e dal contenitore. Per un controllore programmabile<br />
sono possibili senza problemi alcune centinaia di entrate e uscite. Come<br />
nel controllore programmabile compatto, anche in questo caso sono<br />
possibili ampliamenti tramite dispositivi aggiuntivi.<br />
Un controllore programmabile modulare può essere ampliato facilmente<br />
inserendo altre schede. È possibile anche l’uso di altre schede con uguale<br />
numero di entrate e uscite.<br />
Energia Netzteil Unità Zentralcentrale<br />
Einheit<br />
Entrate Eingänge Uscite Ausgänge slot freie liberi<br />
Steckplätze<br />
24 V<br />
67
68<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Accanto ai controllori programmabili classici oggigiorno vengono usati<br />
sempre di più PC per compiti di controllo e di guida. I PC più vecchi,<br />
trollore<br />
programmabile.<br />
mabile<br />
slot. Tale dispositivo prevede l‘inserimento di alcune schede in<br />
un PC normale. Il sistema operativo del PC in questo caso può essere<br />
Windows o Linux.<br />
Il controllore programmabile slot ha un sistema operativo suo e perciò<br />
lavora in modo totalmente indipendentemente dal software del PC. Il<br />
collegamento a sensori e attori può essere ottenuto con un sistema –<br />
<br />
La presenza di un sistema di alimentazione di energia elettrica e batterie<br />
tampone consente al controllore programmabile di continuare a lavorare<br />
se il PC smette di farlo o se il sistema operativo non funziona. Inoltre<br />
il controllore programmabile slot, come un controllore programmabile<br />
normale, può memorizzare temporaneamente dati e garantire così un<br />
ripristino corretto.<br />
Il controllore programmabile slot può scambiare dati con il software del PC<br />
tramite il bus del PC utilizzando quindi il PC per compiti di visualizzazione.<br />
Anche la memorizzazione dei dati di produzione è possibile con il PC.<br />
Per un controllore programmabile slot senza fornitura di energia elettrica<br />
propria, le funzionalità del controllore programmabile dipendono dal<br />
funzionamento del PC. Uno svantaggio del controllore programmabile<br />
slot consiste anche nel fatto che la loro realizzazione era stata studiata<br />
per il sistema ISA-bus dei PC. L’uso di questi controllori programmabili<br />
slot in PC nuovi, quindi, non è più possibile perché questi hanno soltanto<br />
connettori PCI. L‘uso di un controllore programmabile con un PC di nuova<br />
generazione, dunque, non è possibile.<br />
L‘eventuale acquisto di un nuovo PC, quindi, implica anche l’installazione<br />
di un nuovo controllore programmabile slotche consta però di velocità più<br />
elevate rispetto ai sistemi integrati con PCI-bus. È possibile quindi una<br />
comunicazione più veloce con hardware e software del PC.<br />
Una tipo particolare di controllore programmabile è la cosiddetta morsetta<br />
bus che viene usata come una morsettiera normale per segnali digitali .<br />
Tale dispositivo ha le stesse funzioni di un controllore programmabile. e il Il<br />
suo compito principale consiste nel creare un legame con un sistema bus.
Immagine 31: Controllore programmabile soft<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Un‘altra possibilità d‘uso del PC con funzione di controllo, consiste nell’uso<br />
del un controllore programmabile soft. Si tratta di una soluzione esclusivamente<br />
software, che usa il processore del PC. Il controllore programmabile<br />
soft in questo caso deve condividere la prestazione resa dal processore<br />
con il sistema operativo e possibilmente con altre software in uso.<br />
Un problema in questo senso può essere la necessità che il software<br />
del controllore programmabile porti a termine le sue funzioni in tempo<br />
reale. Inoltre per un controllore programmabile soft, nell‘ipotesi di guasto<br />
di un programma complementare, tutto il controllore non funziona più.<br />
In ambiti con necessità di elevati livelli di sicurezza quindi, i controllori<br />
programmabili non vengono usati.<br />
Spesso i controllori programmabili costruiti per l’industria utilizzano un<br />
sistema touch- screen per la sorveglianza dei singoli i percorsi. In questo<br />
senso non è richiesta l‘installazione di ulteriori dispositivi.<br />
La programmazione di un controllore programmabile soft e quella di un<br />
controllore convenzionale avvengono in maniera simile. Per questo motivo,<br />
durante corsi formativi si usano spesso controllori programmabili soft.<br />
Touchscreen<br />
69
70<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
2.2.2 Funzione di un controllore programmabile<br />
E 0.0 A 0.0<br />
E 0.7<br />
Spannungsalimentazioneversorgung<br />
Fondamentalmente la struttura di un controllore programmabile è analoga<br />
a quella un PC normale. Un controllore programmabile consiste di<br />
hardware è software dedicato.<br />
<br />
I Introduzione<br />
E Elaborazione<br />
U Uscita<br />
Alle entrate i segnali elettrici dei sensori o generalmente degli elementi di<br />
segnalamento vengono accolte. In questa fase accade una separazione<br />
galvanica dei segnali tramite fotoaccopiatori. Tale operazione evita che<br />
tensioni troppo alte arrivino nel controllore programmabile e causino difetti.<br />
Nell’unità centrale segue l‘elaborazione dei dati. Per il lavoro di calcolo è<br />
responsabile il CPU, il processore principale. Inoltre nell’unità centrale si<br />
<br />
<br />
possono anche essere lasciati, cioè memorizzati.<br />
porta Schnittstelle di programmazione<br />
für Programmierung<br />
E V<br />
A<br />
isolamento galvanische galvanica Trennung<br />
entrate Eingänge unità Zentraleinheit centrale uscite Ausgänge<br />
supporto Netzteil energetico<br />
Immagine 32: Costruzione di un controllore programmabile<br />
isolamento galvanische galvanico<br />
Trennung<br />
A 0.7
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
<br />
elettrica. E‘ comunque possibile leggere e scrivere velocemente i dati.<br />
<br />
si trova anche il sistema lavorativo del controllore programmabile. I dati<br />
<br />
cellabile<br />
con la corrente. Con questo dispositivo è possibile caricare<br />
nuove varianti del sistema lavorativo nel controllore programmabile. Il<br />
programma del controllore programmabile permane in questa memoria<br />
anche a seguito di una perdita di tensione nel controllore programmabile.<br />
<br />
Anche il numero dei cicli di lettura e scrittura sono minori.<br />
Un‘altra parte dell’unità centrale è il temporizzatore. Tale dispositivo<br />
stabilisce con che velocità lavorano i singoli elementi del controllore<br />
programmabile, in particolare il processore centrale.<br />
<br />
programmabile, sono chiamate Interrupteingänge. Spesso sono da trovare<br />
nell’unità centrale.<br />
L‘unità centrale è dotata di un‘interfaccia per registrare il programma. A<br />
seconda del modello del controllore programmabile questa può essere<br />
un interfaccia in serie o un collegamento ethernet per un cavo di rete.<br />
Tramite quest’interfaccia possono essere letti anche dati dal controllore<br />
programmabile.<br />
Le uscite come le entrate sono separate in maniera galvanica dal resto<br />
del controllore programmabile. Questo è possibile grazie a contatti di relè<br />
o a fotoaccopiatori alle uscite, che vengono innestati tramite transistori.<br />
Al posto delle schede d’uscita per uscite digitali è possibile anche l’uso<br />
di schede d’uscita per uscite analoghe. Il collegamento con i sistemi bus<br />
avviene tramite un bus-master.<br />
La rete alimenta l’intero controllore programmabile con energia elettrica.<br />
La rete viene alimentata con 230 V o con 24 V. Spesso la tensione viene<br />
abbassata a 5 V dall’unità centrale. Per neutralizzare le interruzioni di<br />
tensione la rete può essere attrezzata con una batteria tampone.<br />
La suddivisione nei singoli elementi in un controllore programmabile con<br />
schede è molto ben visibile. In altri tipi di dispositivo non è così semplice,<br />
nonostante l‘esistenza di i singoli elementi.<br />
71
72<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
2.2.3 Svolgimento del programma di un controllore programmabile<br />
Immagine 33: Lo svolgimento del programma<br />
Il programma per un controllore programmabile viene sviluppato attraverso<br />
un apparecchio per programmare. Spesso l’apparecchio è un normale<br />
PC . In seguito il programma viene caricato sul controllore programma-<br />
<br />
svolgimento del programma.<br />
Il programma consiste in diverse istruzioni che vengono svolte una dopo<br />
<br />
del programma vengono saltate.<br />
Se l’ultima indicazione è stata eseguita/completata il programma inizia a<br />
lavorare da capo. Questo procedimento viene chiamato modo operativo<br />
ciclico-seriale.<br />
-<br />
<br />
Prima del primo ordine, inoltre, tutte le entrate vengono lette e memorizzate.<br />
Se le entrate cambiano durante lo svolgimento del programma,<br />
ciò non viene considerato. Dopo l’ultimo ordine vengono designate le<br />
<br />
che si sta svolgendo.<br />
Ciò implica un determinato tempo (del ciclo) che è necessario per lo svolgimento<br />
del programma. Un entrata messa nuovamente dunque viene<br />
considerata in uscita soltanto se è trascorso il tempo dell‘intero ciclo.<br />
La durata del ciclo dipende dal numero e dalla modalità delle istruzioni.<br />
-<br />
<br />
assegnazioni Anweisungen<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516<br />
lettura Eingänge entratelesen<br />
salto Sprung<br />
uscite<br />
Ausgänge<br />
setzen
2.3 Le basi della tecnica digitale<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Per poter programmare un controllore programmabile sono indispensabili<br />
le conoscenze di base nell’ambito delle tecnica di automatizzazione.<br />
Necessarie sono anche conoscenze del PC e dell’apparecchio di programmazione.<br />
Per l’uso del PC sono necessarie esperienze con il sistema<br />
operativo del computer.<br />
Le basi per la programmazione e le funzioni del controllore programmabili<br />
sono da ceracre nella matematicadel sistema. Per tale motivo è necessario<br />
dare uno sguardo ai diversi sistemi numerici.<br />
Comprensibile per l’uomo è il sistema decimale che si basa sulle cifre da<br />
<br />
moltiplicazione, divisione e il calcolo della potenza infatti sono conosciuti.<br />
Un altro sistema più vecchio si basa sul numero 12. Ancora oggi p.es.<br />
dodici parti vengono chiamati una dozzina. Nella lingua tedesca esisteva<br />
inoltre la parola “Schock” che oggi è quasi sconosciuta e si utilizzava per<br />
indicare cinque dozzine, cioè 60 parti. La durata di un giorno può essere<br />
divisa in due volte dodici ore e ogni ora in 60 minuti. Anche la suddivisione<br />
del cerchio in gradi è possibile in base 60.<br />
Con questi sistemi di numeri un controllore programmabile però non può<br />
plicemente<br />
che un segnale c’è o non c’è. Lo “0” corrisponde al segnale<br />
“SPENTO” e l’”1” al segnale “ACCESO”. Vengono usati anche i segni “L”<br />
e “H”, che nella lingua inglese stanno per low e high.<br />
Questo sistema viene chiamato sistema numerico binario. Inoltre viene<br />
usato anche il sistema esadecimale che si basa sul numero 16. Una terza<br />
variante è il sistema BCD.<br />
La comprensione di questi sistemi è necessaria per tanti usi, p.es. per<br />
l’elaborazione di una tabella con i valori di comando, durante i calcoli elett-<br />
<br />
E‘ indifferente se il controllore programmabile comanda un ascensore, se<br />
<br />
per la produzione di una macchina. La base è sempre il sistema binario.<br />
73
74<br />
Minos<br />
2.3.1 Bit e byte<br />
bit Bit<br />
byte Byte<br />
parola Wort<br />
Doppel- parola<br />
doppia wort<br />
1<br />
Immagine 34: Bit e byte<br />
10101101<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Bit è l’abbreviazione per “binary digit”. È l’unità d’informazione più piccola<br />
possibile. Un bit può avere soltanto gli stati “0” o “1”. Nei comandi elettrici<br />
<br />
Informazioni possono consistere di più bit. L‘insieme di di otto bit viene<br />
chiamato byte. Il bit che si trova più a destra ha il valore più basso e<br />
quello più a sinistra il valore più alto.<br />
Gli otto bit di un byte possono essere suddivisi anche in gruppi a quattro.<br />
Questi due gruppi vengono chiamati nibbles.<br />
Mentre con un bit possono essere rappresentati soltanto gli stati 0 e 1,<br />
un nibble può avere sedici stati differenti. Dunque un byte che consiste<br />
di due nibbles, può avere 256 diversi stati. La sottodivisione di un byte<br />
in due nibbles viene chiarita nel sistema esadecimale.<br />
Per la rappresentazione di informazioni complesse due byte vengono<br />
collegati e chiamati ... (word). Un ... (word) contiene 16 bit, due parole<br />
o quattro bit sono un …. (double word). Questo include 32 bit singoli.<br />
1001100111100100<br />
11001011001110110110011010010110<br />
U, I<br />
H<br />
L<br />
quattro vier Bit bit<br />
1 0 1 1<br />
t
2.3.2 Sistemi numerici<br />
Esempio<br />
Esempio<br />
2.3.3 Sistema binario<br />
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
I sistemi numerici vengono descritti con tre caratteristiche: con la base<br />
o numero basilare, con le singole cifre e il valore posizionale delle cifre.<br />
<br />
In base al loro valore posizionale queste cifre vengono moltiplicate con<br />
le potenze di 10.<br />
Il numero 247 è dato dalla somma 2 · 10 2 + 4 · 10 + 7 · 1. Le posizioni<br />
vengono chiamate rispettivamente centinaio, decina e unità.<br />
In altri sistemi possono essere usati altri numeri come base. I numeri<br />
binari si basano sul 2 e gli esadecimali sul 16. Se vengono usati diversi<br />
sistemi c’è da stare attenti a non scambiarli fra di loro.<br />
I sistemi vengono denominati come segue: Il sistema decimale con un 10<br />
basso/profondo. Il sistema binario con un 2 basso/profondo. Nel BCDcode<br />
con un BCD basso/profondo.<br />
Sistema decimale 247 10 .<br />
Sistema binario 1010 2 .<br />
Sistema esadecimale 8AC3 16 .<br />
BCD-Code 1101 1010 0110 BCD .<br />
Il sistema binario si basa sul 2. Perciò esistono soltanto le cifre 0 e 1.<br />
Per facilitare la lettura le cifre vengono rappresentate in gruppi di quattro.<br />
1110 1001 0010 0101<br />
Dalla destra alla sinistra le posizioni hanno il valore 1, 2, 4 e 8. Un numero<br />
binario che consiste di quattro 1, ha il valore decimale 15. Il numero più<br />
grande decimale che si possa rappresentare nel sistema binario con 8<br />
posizioni è il 255.<br />
Come prevedibile nel sistema binario sono necessari molte più posizioni<br />
che nella rappresentazione con numeri decimali. Ne segue che per la<br />
programmazione con numeri più grandi non basta un byte. Per i numeri<br />
più grandi vengono usati numeri binari con 16 o 32 posizioni.<br />
<br />
a 65353, il … (double word). Una parola con 32 posizioni può rappresen-<br />
<br />
75
76<br />
Minos<br />
Esempio<br />
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
<br />
Per la rappresentazione durante la programmazione di numeri negativi<br />
si stabilisce, che il bit con il valore più grande determina il segno.<br />
Come metodo per la marcatura dei numeri negativi viene usato il metodo<br />
del complemento a due. I numeri negativi vengono rappresentati quindi<br />
tali che la somma di due numeri con lo stesso valore assoluto e segno<br />
opposto è pari a zero.<br />
Fra i numeri positivi il bit più a sinistra ha valore 0, mentre un numero<br />
negativo viene rappresentato con 1. Questo bit viene chiamato anche<br />
Vorzeichenbit.<br />
Il calcolo di un numero positivo a partire da un numero negativo con lo<br />
stesso valore assoluto si ottiene con la costituzione del complemento a<br />
due che consiste nella negazione di tutti i singoli bit. Tutte le cifre con<br />
<br />
al risultato.<br />
Conversione del numero decimale 5 nel numero decimale -5:<br />
5 10 = 0101 2<br />
0101 2 negare a 1010 2<br />
1 2 sommare a 1010 2 + 1 2 = 1011 2<br />
1011 2 = –5 10<br />
In relazione al numero di bit, il numero positivo massimo è ottenibile se<br />
tutte le posizioni più a sinistra sono occupate di un 1. Per un numero di 8<br />
bit il numero massimo ottenibile è dunque 0111 1111 2 . Nella rappresentazione<br />
decimale questo corrisponde al numero +127 10 .<br />
In relazione al numero di bit, il numero negativo, massimo in valore<br />
assoluto, è ottenibile se la prima cifra a sinistra ha il valore 1 e tutti le<br />
altre cifre sono uguali a 0. Tra i numeri a 8 bit quindi, il numero negativo<br />
massimo in valore assoluto è 1000 0000 2 , che nel sistema decimale<br />
corrisponde a –128 10<br />
Numero decimale: 25 corrisponde con il mumero 8-Bit: 0001 1001<br />
Numero decimale:–25 corrisponde con il numero 8-Bit: 1110 0111<br />
Inoltre la somma di due bit uguali è pari a zero con riporto 1.<br />
Addizionando tutti e due i numeri tutte le cifre saranno pari a 0, mentre<br />
il nono bit, che in questo caso non può essere rappresentato, assume<br />
il valore 1.
2.3.4 Sistema esadecimale<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Per una comprensione migliore in seguito si trovano i valori dei numeri<br />
positivi e negativi nel sistema binario per …. (ganzzahlige) e numeri<br />
binari a quattro cifre.<br />
numero decimale positivo numero duale positivo<br />
0 0000<br />
1 0001<br />
2 0010<br />
3 0011<br />
4 0100<br />
5 0101<br />
6 0110<br />
7 0111<br />
numero decimale negativo numero duale negativo<br />
-1 1111<br />
-2 1110<br />
-3 1101<br />
-4 1100<br />
-5 1011<br />
-6 1010<br />
-7 1001<br />
-8 1000<br />
Il sistema esadecimale si basa sul numero 16. Per la rappresentazione<br />
<br />
usate le lettere A, B. C, D, E, e F.<br />
<br />
I posti/ le posizioni nel sistema esadecimale hanno – iniziando dalla destra<br />
– i valori 16 0 = 1, 16 1 = 16, 16 2 = 256 e così via per le posizioni seguenti.<br />
I sistema esadecimale viene usato per rappresentare con possibilmente<br />
poche cifre numeri grandi. Ogni cifra corrisponde con un …. (nibble) cioè<br />
un numero binario a quattro cifre. Con due cifre nel sistema esadecimale<br />
può essere rappresentato in byte intero, mentre nel sistema binario sarebbero<br />
necessari otto posti.<br />
Un byte consiste di 8 bit e viene rappresentato p.es. con 1111 1111. FF<br />
sta per lo stesso numero nella rappresentazione esadecimale.<br />
Nella tecnica di comando il sistema esadecimale viene usato anche<br />
<br />
lettere necessari per l sistema esadecimale sono da trovare sulla tastiera.<br />
77
78<br />
Minos<br />
2.3.5 Sistema di numeri (BCD)<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Nella tabella sono indicati i numeri a una cifra del sistema esadecimale<br />
e i loro valori corrispondenti nel sistema decimale e binario.<br />
numero esadecimale numero decimale numero binario<br />
0 16 = 0 10 = 0000 2<br />
1 16 = 1 10 = 0001 2<br />
2 16 = 2 10 = 0010 2<br />
3 16 = 3 10 = 0011 2<br />
4 16 = 4 10 = 0100 2<br />
5 16 = 5 10 = 0101 2<br />
6 16 = 6 10 = 0110 2<br />
7 16 = 7 10 = 0111 2<br />
8 16 = 8 10 = 1000 2<br />
9 16 = 9 10 = 1001 2<br />
A 16 = 10 10 = 1010 2<br />
B 16 = 11 10 = 1011 2<br />
C 16 = 12 10 = 1100 2<br />
D 16 = 13 10 = 1101 2<br />
E 16 = 14 10 = 1110 2<br />
F 16 = 15 10 = 1111 2<br />
<br />
<br />
<br />
necessari quattro posti. Questi quattro posti collegati vengono chiamati<br />
„nibble“ o anche „tetrade“.<br />
-<br />
<br />
il valore dei posti e corrispondono con i posti nel sistema esadecimale.<br />
<br />
BCD dunque sono un sottoinsieme dei numeri esadecimali, nella quale<br />
biati<br />
in valori binari, così che ogni gruppo di quattro del sistema binario<br />
corrisponde ad un numero decimale. Questo rende più leggibile i numeri.<br />
I segni non usati non rappresentano numeri (BCD) validi. Vengono chi-<br />
<br />
premonitori, riporti o virgole.
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Se numeri decimali a più cifre vengono rappresentati nel codice BCD, i<br />
gruppi di quattro vengo messi semplicemente una dopo l’altro, separati<br />
da uno spazio o barra spaziatrice.<br />
<br />
0011 0111 0101 0010 ordinato 0011011101010010<br />
Visto che un byte consiste di 8 bit con un byte possono essere rappresen-<br />
<br />
sistema BCD, il numero risultante viene chiamato numero BCD o „paked“.<br />
<br />
valore minimo di un byte e i quattro bit che rimangono sostituiti con 0, si<br />
parla di un numero BCD „non paked“.<br />
<br />
BCD appartenenti al codice 8-4-2-1:<br />
Numero decimale Numero BCD 8421<br />
0 0000<br />
1 0001<br />
2 0010<br />
3 0011<br />
4 0100<br />
5 0101<br />
6 0110<br />
7 0111<br />
8 1000<br />
9 1001<br />
Le seguenti combinazioni non vengono usate:<br />
Numero decimale Numero BCD-8421<br />
10 1010<br />
11 1011<br />
12 1100<br />
13 1101<br />
14 1110<br />
15 1111<br />
Tanti microprocessori possono lavorare con la matematica BCD. CIò è<br />
<br />
Il codice BCD si usa anche in sistemi di controllo p.es. per gestire display<br />
LCD o LED.<br />
79
80<br />
Minos<br />
2.3.6 Numeri interi<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Numeri interi sono, come dice il nome, numeri interi nell’ambito dei numeri<br />
binari. Durante la programmazione questo tipo viene denominato<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
il bit con il valore più alto, dunque il bit che sta più alla sinistra.<br />
Se si tratta di un numero con segno, al bit più a sinistra differisce a seconda<br />
se il numero è positivo o negativo. Nel caso di un numero negativo<br />
il bit ha il valore uno.<br />
Il bit più a sinistra con il valore più alto viene chiamato anche „most si-<br />
<br />
<br />
Gli integer possono consistere in serie di bit con diverse lunghezze. Un<br />
ta<br />
di un integer senza segno, tutti gli otto bit possono essere usati per<br />
<br />
utili in tal senso sono soltanto sette.<br />
Dunque per numeri integer con la lunghezza di un byte possono essere<br />
rappresentati i seguenti campi di numeri decimali:<br />
Con segno<br />
Senza segno<br />
Gli integer che hanno un lunghezza di 16 bit, dunque due byte, vengono<br />
<br />
di numeri decimali:<br />
<br />
<br />
Se la lunghezza dei dati è 32 bit questi vengono chiamati „double word“<br />
o „double integer“. In questo caso l‘intervallo di numeri decimali rappresentato<br />
è il seguente:<br />
<br />
<br />
I di nuntervalli di numeri più grandi possono essere rappresentati con<br />
interger di lunghezza pari a 64 bit o a 128 bit.<br />
<br />
<br />
Si possono ottenere gamme più grandi usando 64 bit oppure 128 bit<br />
lungo i numeri interi.
Esempio<br />
2.3.7 Numeri a virgola mobile<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
La trasformazione di un integer con segno in un numero decimale viene<br />
fatta come segue:<br />
Integer: 0000 0000 0010 1100<br />
numero decimale: +(32 + 8 + 4) = +44<br />
integer: 1111 1111 1101 0<br />
numero decimale: –((32 + 8 + 2 + 1) + 1) = –44<br />
Il numero 1 aggiunto al numero integer si basa sul calcolo del complemento<br />
a due.<br />
Se il codominio è uguale all‘insieme dei numeri interi, i calcoli sono esatti.<br />
Soltanto se il risultatodi un‘addizione non appartiene a codominio intero-<br />
<br />
Gli integer vengono usati anche per contare. In questo caso l’integer<br />
viene aumentato o diminuito di una unità.<br />
I numeri a virgola mobile sono numeri frazionari con segno. Questa<br />
rappresentazione è necessaria per numeri molto piccoli o grandi. La<br />
<br />
<br />
<br />
(reali). Tali numeri sono rappresentati da mantissa (m ) e l’esponente (a).<br />
<br />
Sulle calcolatrici questa rappresentazione viene chiamata formato scien-<br />
<br />
nell‘utilizzo della base 2.<br />
<br />
componenti e hanno una lunghezza di 32 bit. La mantissa ha una lunghezza<br />
di 23 bit più un bit per il segno. L’esponente della base 2, invece,<br />
ha una lunghezza di 8 bit. Visto che anche l‘ esponente è dotato di un<br />
segno , il suo valore è contenuto nell‘intervallo fra -126 e + 127.<br />
<br />
maniera binaria è 1,111... · 10 127 , che nel sistema decimale corrisponde<br />
circa a 3,4 · 10 38 . Il più piccolo numero decimale rappresentabile è invece<br />
1,175 · 10 –38 .<br />
81
82<br />
Minos<br />
Esempio<br />
2.4 Collegamenti binari<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
<br />
<br />
ultimi hanno una lunghezza di 64 bit. ciò consente sia la rappresentazione<br />
di numeri ancora più grandi o più piccoli, sia l‘aumento del livello<br />
di precisione dei numeri. Ciò è garantito dall‘utilizzo di ben 52 bit solo<br />
per la mantissa.<br />
Il calcolo con i numeri a virgola mobile è sempre un po’impreciso, a causa<br />
degli arrotondatamenti. Anche trasformando numeri con virgola mobile<br />
decimali in numeri con virgola mobile binari possono insorgere degli errori<br />
di arrotondamento. Il valore normale di un controllore programmabile ha<br />
una precisione di sei cifre decimali.<br />
Durante la programmazione è importante stare attenti a non sommare<br />
<br />
necessasio rendere omogeneo il tipo di dati con eventuale conversione<br />
degli stessi<br />
Esempio …. .(integer) 7<br />
valore a virgola mobile 7,0<br />
Anche se tutt’e due valori dal punto di vista matematico hanno la stessa<br />
grandezza durante la programmazione bisogna prestare attenzione ai<br />
formati dei numeri.<br />
In fase di conversione gli stati binari 0 e 1 e variabili di diversa natura<br />
devono essere collegati fra di loro. Tutti i collegamenti si possono ricondurre<br />
a tre di base.<br />
I due collegamenti E ed O collegano sempre due cambiamenti di stato<br />
a un risultato. Il terzo collegamento di base è la negazione, chiamata<br />
anche NON.<br />
Inoltre spesso, durante la programmazione del controllore programmabile<br />
è necessario il collegamento Esclusivo-O.<br />
Un‘altra possibilità del collegamento tra gli stati dei segnali consiste in<br />
<br />
<br />
I singoli collegamenti verranno descritti in seguitoe saranno indicate anche<br />
le rappresentazioni nei diversi linguaggi di programmazione.
2.4.1 Collegamenti E<br />
E1<br />
E2<br />
E1<br />
E2<br />
A<br />
&<br />
Immagine 35: Collegamenti E<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Il collegamento E viene chiamato anche congiunzione. Collega due<br />
entrate ad una uscita. Soltanto se esiste un segnale per tutte e due le<br />
entrate, ci sarà un segnale anche in uscita.<br />
Tabella della verità:<br />
E1 E2 A<br />
0 0 0<br />
0 1 0<br />
1 0 0<br />
1 1 1<br />
Come simbolo per il collegamento logico E viene usato il segno &. Spesso<br />
viene usato anche un simbolo che assomiglia ad una v capovolta. Nella<br />
notazione matematica può essere utilizzato anche un punto (da non<br />
confondere con il segno della moltiplicazione).<br />
E1& E2 = A<br />
E1 E2 = A<br />
E1 E2 = A<br />
Logik-Bildzeichen<br />
simbolo logico grafico diagramma Kontaktplan „gerarchico“<br />
A<br />
E1 E2 A<br />
diagramma del circuito pneu-<br />
Schaltbild diagramma Elektrik del circuito elettrico Schaltbild Pneumatik<br />
matico<br />
E1<br />
E2<br />
A<br />
83
84<br />
Minos<br />
2.4.2 Collegamento O<br />
E1<br />
E2<br />
A<br />
E2<br />
Immagine 36: Collegamenti O<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Il collegamento O viene chiamato anche disgiunzione. Collega due entrate<br />
ad una uscita. Se esiste almeno una delle due entrate ci sarà anche un<br />
segnale di uscita.<br />
Tabella della verità:<br />
E1 E2 A<br />
0 0 0<br />
0 1 1<br />
1 0 1<br />
1 1 1<br />
Come simbolo per il collegamento O viene usato la barra obliqua /. Spesso<br />
viene usato anche un simbolo che assomiglia a un v. Nella notazione<br />
matematica può essere usato anche il segno + (da non confondere con<br />
il simbolo dell‘addizione).<br />
E1/E2 = A<br />
E1 E2 = A<br />
E1+ E2 = A<br />
simbolo Logik-Bildzeichen grafico logico diagramma Kontaktplan gerarchico<br />
≥1<br />
A<br />
E1 A<br />
diagramma del circuito pneuma-<br />
diagramma Schaltbild Elektrik del circuito elettrico Schaltbild Pneumatik<br />
tico<br />
E1<br />
E2<br />
E1<br />
E2<br />
A
2.4.3 Negazione<br />
Immagine 37: Negazione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
La negazione trasforma un’entrata in un uscita con valore opposto. Se<br />
<br />
del segnale). Al contrario, se in uscita non c’è alcun segnale, esisterà<br />
sicuramente un segnale all’ingresso.<br />
Tabella della verità:<br />
E1 A<br />
0 1<br />
1 0<br />
Come simbolo per la negazione viene usato una linea sopra la lettere<br />
indicative del segnale. Spesso viene usato anche un simbolo che consiste<br />
in una striscia orizzontale con un segmento verticale collegato ad<br />
un‘estremità.<br />
Nella notazione matematica, un altro simbolo per la negazione è un<br />
piccolo cerchio.<br />
E1= A<br />
E1 1 A<br />
E1= ¬ A<br />
Logik-Bildzeichen<br />
simbolo grafico logico diagramma Kontaktplan gerarchico<br />
E1 A<br />
Schaltbild Elektrik diagramma Schaltbild del Pneumatik circuito pneuma-<br />
diagramma del circuito elettrico<br />
tico<br />
E1<br />
A<br />
E1<br />
A<br />
85
86<br />
Minos<br />
2.4.4 Affermazione<br />
E1 1 A<br />
Immagine 38: Affermazione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
2.4.4 Affermazione<br />
L’affermazione viene chiamata anche identità. Se all’ingresso<br />
non c’è un segnale anche l’uscita non sussisterà alcun segnale.<br />
Viceversa,ovviamente, in uscita c‘è un segnale se all’ingresso c’è un<br />
segnale.<br />
Tabella della verità:<br />
E1 A<br />
0 0<br />
1 1<br />
Come simbolo per l’identità viene usato il simbolo di uguale.<br />
E1=A<br />
Logik-Bildzeichen<br />
simbolo grafico logico diagramma Kontaktplan gerarchico<br />
E1 A<br />
diagramma del circuito pneuma-<br />
Schaltbild diagramma Elektrik del circuito elettrico<br />
tico<br />
Schaltbild Pneumatik<br />
E1<br />
A<br />
E1<br />
A
2.4.5 NAND (E NO)<br />
E1<br />
E2<br />
A<br />
Immagine 39: E NO<br />
&<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Il collegamento E-NO viene denominato anche „scheffer stroke“. La<br />
denominazione NAND deriva dall’inglese NOT per NO e AND per E. Il<br />
collegamento E-NO collega due entrate con un collegamento E. Successivamente<br />
il risultato ottenuto viene negato. Così il collegamento E-NO<br />
viene sviluppato da queste due funzioni logiche.<br />
Tabella della verità:<br />
E1 E2 A<br />
0 0 1<br />
0 1 1<br />
1 0 1<br />
1 1 0<br />
Nel simbolo per il collegamento E-NO le due entrate vengono segnate<br />
insieme con una linea sul simbolo dei due segnali, come nel caso della<br />
negazione. Qualche volta viene usato anche una striscia verticale<br />
(scheffer stroke).<br />
E1 E2 = A<br />
E1|E2 = A<br />
Logik-Bildzeichen<br />
simbolo grafico logico diagramma Kontaktplan gerarchico<br />
A<br />
Schaltbild diagramma Elektrik del circuito elettrico diagramma Schaltbild del Pneumatik circuito pneumatico<br />
A<br />
E1 E2<br />
E1 A<br />
E2<br />
E1 E2<br />
87
88<br />
Minos<br />
2.4.6 NOR (O NO)<br />
E1<br />
E2<br />
A<br />
Immagine 40: O NO<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
<br />
NO e O. Il collegamento O NO collega due entrate con un collegamento<br />
O. Successivamente il risultato viene negato. Così un collegamento O<br />
NO può essere sviluppato da queste due funzioni logiche.<br />
Tabella della verità:<br />
E1 E2 A<br />
0 0 1<br />
0 1 0<br />
1 0 0<br />
1 1 0<br />
Nel simbolo per il collegamento O-NO le due entrate vengono segnate<br />
insieme con una barra messa sopra.<br />
E1 E2 A<br />
0 0 1<br />
0 1 0<br />
1 0 0<br />
1 1 0<br />
Nei simboli O-NO entrambi gli imput sono rappresentati insieme con un<br />
trattino sovraggiacente..<br />
E1 E2 = A<br />
Logik-Bildzeichen<br />
simbolo grafico logico diagramma Kontaktplan gerarchico<br />
A<br />
diagramma del circuito pneuma-<br />
Schaltbild diagramma Elektrik del circuito elettrico<br />
tico<br />
Schaltbild Pneumatik<br />
A<br />
E1<br />
E2<br />
≥1<br />
E1 E2 A<br />
E1 E2
2.4.7 Inibizione<br />
E1<br />
E2<br />
A<br />
Immagine 41: (Inibizione)<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Logik-Bildzeichen<br />
simbolo grafico logico diagramma Kontaktplan gerarchico<br />
&<br />
A<br />
diagramma del circuito pneuma-<br />
Schaltbild diagramma Elektrik del circuito elettrico<br />
tico<br />
Schaltbild Pneumatik<br />
E1<br />
E2<br />
E1 E2 A<br />
E2<br />
A<br />
E1<br />
Minos<br />
L‘inibizione viene chiamata anche „inhibition gate“. I due segnali<br />
d’ingresso vengono collegati così che in uscita c’è soltanto un segnale<br />
se l’entrata E1 porta un segnale e l’entrata E2 no.<br />
Questo viene raggiunto negando prima l’entrata E2 e collegando il risultato<br />
tramite un collegamento E con l’entrata E1.<br />
Tabella della verità:<br />
E1 E2 A<br />
0 0 0<br />
0 1 0<br />
1 0 1<br />
1 1 0<br />
La negazione dell’entrata E2 viene rappresentata con una linea sopra<br />
il simbolo del segnale. Il collegamento delle due entrate si ottiene con i<br />
simboli corrispondenti del collegamento E.<br />
Die Negation des Eingangs E2 wird durch einen Strich darüber dargestellt.<br />
Die Verknüpfung der beiden Eingänge erfolgt durch die entsprechenden<br />
Symbole der UND-Verknüpfung.<br />
E1 E2 = A<br />
89
90<br />
Minos<br />
2.4.8 Implicazione<br />
E1<br />
E2<br />
A<br />
Immagine 42: Implicazione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
simbolo Logik-Bildzeichen grafico logico diagramma Kontaktplan gerarchico<br />
≥1<br />
A<br />
diagramma del circuito pneuma-<br />
diagramma Schaltbild Elektrik del circuito elettrico<br />
tico<br />
Schaltbild Pneumatik<br />
E1<br />
E2<br />
L’implicazione viene chiamata anche inhibition gate – negazione. Due<br />
segnali in ingresso vengono legati in maniera tale che all’uscita non c‘è<br />
il segnale soltanto se l’ingresso E1 porta un segnale e l’ingresso E2 non<br />
lo porta.<br />
ciò si ottiene negando prima l’entrata E2 e legando poi il risultato tramite<br />
una disgiunzione all’ingresso E1.<br />
Tabella della verità:<br />
E1 E2 A<br />
0 0 0<br />
0 1 1<br />
1 0 0<br />
1 1 1<br />
La negazione dell‘ ingresso E1 viene rappresentata con una linea sul<br />
simbolo del segnale. Il collegamento degli due ingressi avviene tramite<br />
i simboli corrispondenti alla disgiunzione.<br />
E1 E2 = A<br />
E1<br />
E2<br />
E1<br />
A<br />
E2<br />
A
2.4.9 Equivalenza<br />
E1<br />
E2<br />
A<br />
Immagine 43: Equivalenza<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Nel caso di equivalenza i due segnali d’entrata vengono collegati così<br />
che c’è soltanto un segnale se le due entrate E1 e E2 hanno lo stesso<br />
stato. All’uscita dunque c’è un segnale se tutt’è due entrate portano un<br />
segnale o se tutt’è due entrate non portano un segnale.<br />
Tabella della verità:<br />
E1 E2 A<br />
0 0 1<br />
0 1 0<br />
1 0 0<br />
1 1 1<br />
Per l’equivalenza non c’è un simbolo speciale. Il collegamento va messo<br />
insieme dai singoli elementi.<br />
simbolo Logik-Bildzeichen grafico logico diagramma Kontaktplan „ladder“<br />
=<br />
A<br />
diagramma del circuito pneuma-<br />
diagramma Schaltbild Elektrik del circuito elettrico<br />
tico<br />
Schaltbild Pneumatik<br />
E1<br />
E2<br />
E1<br />
E1<br />
E1<br />
E2<br />
E2<br />
E2<br />
A<br />
A<br />
91
92<br />
Minos<br />
2.4.10 Antivalenza<br />
E1<br />
E2<br />
A<br />
Immagine 44: Antivalenza<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
<br />
e due segnali in ingresso vengono legati in maniera tale che all’ingresso<br />
c’è soltanto un segnale se uno solo dei due ingressi E1 o E2 portano un<br />
segnale. Viceversa, con la disgiunzione all’uscita non c’è un segnale se<br />
tutt’è due le entrate presentano un segnale.<br />
Un collegamento di antivalenza si ottiene negando il risultato di un collegamento<br />
di equivalenza.<br />
Tabella della verità:<br />
E1 E2 A<br />
0 0 0<br />
0 1 1<br />
1 0 1<br />
1 1 0<br />
Per l’ambivalenza non c’è un simbolo particolare. Il collegamento va<br />
inserito insieme ai singoli elementi.<br />
simbolo Logik-Bildzeichen grafico logico diagramma Kontaktplan gerarchico<br />
=<br />
A<br />
diagramma del circuito pneuma-<br />
diagramma Schaltbild Elektrik del circuito elettrico<br />
tico<br />
Schaltbild Pneumatik<br />
E1<br />
E2<br />
E1<br />
E1<br />
E1<br />
E2<br />
E2<br />
E2<br />
A<br />
A
2.4.11 Memoria<br />
E2<br />
E1<br />
&<br />
E1<br />
E2<br />
S<br />
R<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
<br />
o „bistable element“. Si tratta di collegamenti elettronici che possono<br />
assumere due stati stabili. Visto che questi stati non possono cambiare<br />
aut vonomamente,viene normalmente memorizzato sempre l’ultimo stato.<br />
<br />
gamenti<br />
elettronici.<br />
cella).<br />
Conformemente gli stati vengono rappresentati, rispettivamente,<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
può essere accumulato un bit intero. Tali ambiti di accumulazione vengono<br />
chiamati registri. A seconda il tipo del microprocessore sono possibili<br />
diverse lunghezze di registrazione.<br />
segnale Setzsignal dominante dominant di reset<br />
<br />
A<br />
B<br />
1<br />
A<br />
+<br />
–<br />
E1 assegnazione E1 Signal gesetzt segnale<br />
E2 segnale E2 Signal cancellato<br />
gelöscht<br />
E1<br />
E2<br />
A<br />
93
94<br />
Minos<br />
E2<br />
E1<br />
1<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
<br />
-<br />
<br />
digitale e la microelettronica, computer inclusi.<br />
<br />
-<br />
<br />
ogni singola cella (storage cell) contiene soltanto un condensatore e un<br />
transistore.<br />
Come nel caso dell’autotenuta dei circuiti di trasmissione (collegamenti di<br />
accumulazione) i tipi si contraddistinguono secondo il segnale d’ingresso<br />
dominante. Se c’è soltanto un segnale i due tipi non sono differenti.<br />
Ci sono differenze fra i segnali di output soltanto se tutti e due i segnali<br />
sono contemporanei. In un collegamento con segnale di attivazione dominante<br />
ci sarà un segnale d’uscita se ci sono tutti e due i segnali di input.<br />
Se il collegamento invece è costituito da un un segnale (compensazione<br />
del segnale) dominante, nel caso che ci sono i due segnali d’ingresso<br />
non ci sarà un segnale d’uscita.<br />
segnale Löschsignal dominante dominant di reset<br />
E1<br />
E2<br />
R<br />
S<br />
compensazione del segnale dominante<br />
A<br />
B<br />
&<br />
A<br />
+<br />
–<br />
E1 assegnazione E1 Signal gesetzt segnale<br />
E2 segnale E2 Signal cancellato<br />
gelöscht<br />
E2 E1<br />
A
2.4.12 Algebra di commutazione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
I collegamenti logici binari vengono descritti da una branca della matematica<br />
che viene chiamata algebra booleana. Nell’ambito del calcolo di<br />
circuiti combinatori binari e apparecchiature si parla anche di algebra di<br />
commutazione.<br />
L‘algebra di commutazione si dedica alla descrizione dei collegamenti fra<br />
gli stati degli interruttori nell’interno della commutazione delle disposizioni<br />
Con l‘algebra di commutazione prima si calcolavano già i circuiti relè. Le<br />
regole di calcolo però valgono anche per collegamenti di elementi elettronici.<br />
Un livello più alto corrisponde ad un relè acceso e con l’uno logico.<br />
In seguito vengono inseriti i simboli logici per i collegamenti E ed O. Per<br />
ricordare meglio: il collegamento E è una V capovolta (aperta sotto) e<br />
il collegamento O è una V semplice (aperta sopra). Le prime lettere dei<br />
collegamenti in tedesco sono quelle delle parole ‘unten’ (sotto) e ‘oben’<br />
(sopra).<br />
La legge di commutazione descrive le equazioni nelle quali sono presenti<br />
soltanto i collegamenti E ed O. In tale equazione le singole variabili<br />
possono essere cambiati.<br />
A B C =C B A<br />
A B C =C B A<br />
La legge associativa descrive le equazioni nelle quali c’è una parentesi<br />
in più. Assomiglia però alla legge di commutazione.<br />
( ) ( )<br />
( ) ( )<br />
A B C = A B C =A B C<br />
A B C = A B C =A B C<br />
Nella legge di distribuzione ci sono sia collegamenti logici di tipo E che<br />
di tipo O. Gli elementi fuori dalle parentesi possono essere moltiplicati.<br />
( ) ( ) ( )<br />
( ) ( ) ( )<br />
A B C = A B A C<br />
A B C = A B A C<br />
95
96<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Con l’aiuto della legge di assorbimento, i collegamenti possono essere<br />
<br />
( )<br />
( )<br />
A A B =A<br />
A A B =A<br />
( ) ( )<br />
( ) ( )<br />
A A B = A B<br />
A A B = A B<br />
La legge di negazione descrive il collegamento di una variabile con la<br />
sua negazione. Anche in questo caso, i collegamenti possono essere<br />
<br />
A A =0<br />
A A =1<br />
Le leggi di DeMorgan (dal nome del matematico omonimo) affermano<br />
che la negazione comune di due variabili legate da un operatore logico è<br />
uguale alle singole variabili negate singolarmente, legate da un operatore<br />
logico cambiato (E invece di O e viceversa)<br />
A B =A B<br />
A B =A B<br />
Inoltre risulta che una doppia negazione si annulla.<br />
Hanno priorità, come anche nella matematica normale, i collegamenti<br />
messi fra parentesi.<br />
Compiti più complessi vengono rappresentati con l’aiuto di tabelle della<br />
<br />
variabili d’ingresso in forma di tabella e con gli stati uno e zero. Gli approcci<br />
<br />
Dopo la trasformazione in una notazione di logica matematica, può essere<br />
costruito uno schema circuitale. Anche per questo si usano le regole e<br />
le leggi dell‘algebra combinatoria.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
2.5 Programmazione di un controllore programmabile<br />
2.5.1 Programmazione strutturata<br />
Minos<br />
Per programmare un controllore programmabile ogni produttore usa il<br />
proprio software.<br />
I linguaggi di programmazione sono gli stessi, però fra di loro ci possono<br />
essere differenze per quanto riguarda le singole istruzioni.<br />
La norma internazionale IEC 611 31 è stata introdotta per creare una base<br />
per l‘univocità della programmazione di controllori programmabili. La IEC<br />
61131-3, ha una parte dedicata ai linguaggi di programmazione ma è più<br />
che altro una direttiva per la programmazione di controllori programmabili.<br />
Una norma unica per l‘uniformità dei linguaggi di programmazione<br />
ha vantaggi sia per il produttore sia per l’utente. I produttori, in questo<br />
modo, non devono sviluppare un loro software completamente nuovo,<br />
che determinerebbe costi molto alti. Gli utenti inoltre possono imparare<br />
ad usare più facilmente i diversi sistemi di programmazione essendo<br />
questi costruiti in maniera simile.<br />
In passato i programmi del controllore programmabile erano costruiti<br />
in modo lineare. I comandi venivano indicati uno dopo l’altro nel<br />
programma e svolti precisamente nell’ordine indicato.<br />
Attualmente i programmi più complessi dovrebbero essere sviluppati<br />
in maniera strutturata. Il programma viene suddiviso in più sottoprogrammi.<br />
Questi vengono chiamati anche pietra di costruzione del<br />
programma.<br />
La programmazione strutturata offre i seguenti vantaggi:<br />
- I programmi vengono ben strutturati. Cambiamenti a posteriori nel<br />
programma possono essere svolti più semplicemente. In tal senso,<br />
<br />
- Parti del programma che vengono usate più volte devono essere<br />
scritte soltanto una volta. Se necessario, l’elemento viene richiama-<br />
<br />
insieme.<br />
- Programmi parziali che durante lo svolgimento complessivo del programma<br />
non sono necessari, possono essere saltati, abbreviando<br />
in modo sostanziale il tempo del ciclo.<br />
- I produttori dei controllori programmabili spesso forniscono anche<br />
programmi parzialmente prerealizzati. Alcune funzioni come l’avvio<br />
del controllore o elementi per il trattamento errori possono essere<br />
introdotti in maniera semplice nel programma dall’utente.<br />
97
98<br />
Minos<br />
OB1<br />
BA FB1<br />
BA FB2<br />
BE<br />
Immagine 47: Programmazione strutturata<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Usando tali elementi è da notare che le uscite nel programma quasi sempre<br />
vengono inserite un‘unica volta. Lo scambio di informazioni tramite i<br />
<br />
-<br />
<br />
elementi di organizzazione. Dal programma principale i singoli elementi<br />
funzionali o funzioni vengono richiamate. L‘avvio può essere assoluto,<br />
ciòe accadere sempre, o limitato e dunque svolgersi soltanto quando si<br />
<br />
Le funzioni, in questo caso, non hanno una memoria. Se vengono avviate<br />
con un valore determinato forniscono sempre lo stesso risultato. Dei<br />
blocchi di funzione, invece, possono contenere contatori o moduli timer<br />
permanenti. In relazione agli stati di queste variabili interne, il risultato di<br />
un blocco di funzioni, nonostante le variabili in ingresso siano le stesse,<br />
può non essere lo stesso.<br />
Nei moduli del programma possono essere archiviati anche dati. Questi<br />
dati possono essere richiamati durante lo svolgimento del programma,<br />
o memorizzati.<br />
BE<br />
BE<br />
FB1<br />
BA FB3<br />
FB2<br />
BE<br />
FB3
2.5.2 Dichiarazione di variabili<br />
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Le entrate e uscite di un controllore programmabile vengono denominate<br />
con lettere e cifre. Viene usata la lettera E per gli ingressi e la lettera<br />
A per le uscite. Nei sistemi di programmazione inglesi invece vengono<br />
usate le lettere I per Input e O per Output. Queste lettere ormai si usano<br />
anche nei sistemi tedeschi di programmazione.<br />
Le singole entrate vengono denominate con due cifre che sono separate<br />
con un punto. La prima cifra indica il gruppo mentre la seconda cifra da 0<br />
<br />
entrate. Questi gruppi sono a otto perché un bit consiste di otto singoli bit.<br />
Le uscite vengono denominate seguendo lo stesso principio. Per entrate e<br />
uscite possono essere usati gli stessi numeri. Nelle entrate e nelle uscite<br />
invece ogni numero può essere presente soltanto una volta.<br />
Entrate: E0.0, E0.1, E0.2, E0.3, ... E0.7, E1.0, E1.1, ...<br />
Uscite: A0.0, A0.1, A0.2, A0.3, ... A0.7, A1.0, A1.1, ...<br />
In nuovi sistemi di programmazione accanto alla programmazione<br />
orientata in byte è possibile anche un’assegnazione cosiddertta „word<br />
oriented“ (orientata alle parole) degli indirizzi di entrata e uscita. Visto<br />
che una parola contiene due byte, in ogni gruppo ci possono essere 16<br />
singole entrate o uscite. Le denominazioni in questo caso p.es. vanno<br />
<br />
Per non usare nel programma soltanto queste denominazioni di indirizzo,<br />
questi possono essere sostituiti con indirizzi simbolici. Se l’ingresso<br />
E0.0. è collegato con un interruttore l’ingresso p.es. può essere denomi-<br />
<br />
<br />
gramma.<br />
Questa parte viene denominata modulo di dichiarazione.<br />
Nel modulo di dichiarazione viene stabilito, inoltre, di quanti bit consiste<br />
una variabile. Un unico ingresso, come l‘interuttore di avvio, può essere<br />
soltanto acceso o spento. Per effettuaare tale funzione c’è bisogno di un<br />
bit e la variabile viene indicata con il tipo BOOL. Se le variabili consistono<br />
<br />
Le variabili globali valgono per tutto il programma. Altre variabili, invece,<br />
valgono soltanto per il sottoprogramma a cui si riferiscono.<br />
99
100<br />
Minos<br />
2.5.3 Istuzioni<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
<br />
(indicatori). Questi vengono numerati in modo analogo ai primi ma si<br />
distinguono da essi per la denominazione con la lettera M.<br />
I marker memorizzano i risultati dei collegamenti e possono richiamare<br />
questi risultati in o da sottoprogrammi.<br />
I marker vengono chiamati „remanenti“, perché rimangono nel loro stato<br />
anche se manca la tensione.<br />
La più piccola unità del programma è l‘istruzione. Si tratta di una parte<br />
operante che contiene la variabile.<br />
Gli ordini possono essere diversi nei sistemi di programmazione forniti<br />
da diversi produttori. Ordini importanti sono:<br />
<br />
anche come funzione di carico<br />
O funzione E per il collegamento di bit e byte e Word<br />
.... mettere accumulatori<br />
… rimettere di accumulatori<br />
= assegnazione del risultato di un collegamento<br />
<br />
il contenuto della parentesi e soltanto dopo il risultato viene integrato nel<br />
calcolo successivo.<br />
Anche per ordini di contare e ordini di tempo sono previste diverse<br />
operazioni. Alcune operazioni trasferiscono i dati in diversi elenchi di<br />
calcolo, spostano singoli bit o tutti i bit di un byte e eseguono operazioni<br />
di comparazione.<br />
I singoli elementi possono essere richiamati, come accade con operazioni<br />
per salti assoluti e limitati. I salti assoluti vengono eseguiti sempre, mentre<br />
<br />
La rappresentazione delle singoli indicazioni viene eseguita in diversi<br />
linguaggi di programmazione. A seconda della modalità del compito di<br />
comando, le singolo lingue di programmazione sono più o meno adatte<br />
per la redazione di un programma. Alcuni linguaggi di programmazione
2.5.4 Set di istruzioni<br />
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Il set di istruzioni è una lingua di programmazione adatta a impianti, che<br />
sono a disposizione in quasi tutti i sistemi di programmazione. Tuttavia<br />
non tutti i set di istruzioni nei differenti linguaggi, sono conformi alla IEC<br />
61131-3, anche se dal produttore del controllore programmabile vengono<br />
denominati come tali. Per tale motivo spesso non è possibile trasmettere<br />
un programma scritto in un set di istruzioni da un produttore in un sistema<br />
di programmazione di un altro produttore.<br />
Con l’aiuto del set di istruzioni, soprattutto le entrate e le uscite del controllore<br />
programmabile, vengono collegate in maniera logica. In ogni riga<br />
vengono inseriti sia la operazione che l’operatore.<br />
Inoltre, in ogni riga ci dovrebbe essere un commento in cui viene spiegata<br />
l’operazione. Questo facilita le successive letture e la comprensione del<br />
programma. Il commento viene messo fra parentesi con un asterisco.<br />
Il sistema di programmazione ignora questi commenti e viene caricato<br />
soltanto il codice del programma nel controllore programmabile.<br />
Esempio Una luce di segnalazione all’uscita del controllore programmabile<br />
deve essere accesa se due tasti sono azionati contemporaneamente<br />
o se è acceso uno switch di controllo. Il programma nel ….<br />
set di istruzioni potrebbe avere il seguente corpo:<br />
U E0.0 (*Tasto 1*)<br />
U E0.1 (*Tasto 2*)<br />
O E0.2 (*….. (control switch)*)<br />
= A0.0 (* …..(signal lamp)*)<br />
In ogni riga c’è prima la operazione e poi segue l‘operatore. Il commento<br />
si trova sempre sul lato destro di una riga. Le prime due entrate sono<br />
collegate E. Dopo segue il collegamento O con il terzo ingresso. Il segno<br />
di uguaglianza indica che il risultato del collegamento logico è il risultato<br />
all’uscita.<br />
Il set di istruzioni assomiglia alla linguaggio di assemblaggio che serve<br />
per programmare il computer. Tali strutture sono possibili soltanto in<br />
maniera abbastanza macchinosa con ordini di salto (banch instruction).<br />
Il vantaggio del set di istruzioni consiste nel fatto che il codice del programma<br />
può essere abbreviato. Ciò è importante soprattutto se si tratta<br />
di in controllore programmabile con una memoriadi piccole dimensioni.<br />
Il set di istruzioni, di solito, viene usato soltanto da programmatori esperti.<br />
Utenti con meno esperienza preferiscono usare linguaggi di programmazione<br />
con la visualizzazione che consentono una migliore comprensione<br />
del programma.<br />
101
102<br />
Minos<br />
2.5.5 Diagramma gerarchico<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
miglia<br />
a schemi elettrici con comandi a rélé orecedentemente visti. Le singoli parti del programma<br />
vengono suddivise in sezioni che vengono chiamati reti.<br />
<br />
possono essere rappresentati anche con la tastiera di una macchina da scrivere. La rappresentazione<br />
dei simboli era possibile anche su schermi che portavano visualizzatori di solo testo.<br />
Inoltre il ladder diagram assomiglia alla rappresentazione americana di un collegamento a relè nella<br />
quale i percorsi di corrente sono sistemati in orizzontale.<br />
Per la conformità con uno schema elettrico europeo, nella rappresentazione di un diagramma gerarchico<br />
(ladder diagram), lo schema elettrico va girato di 90º in senso oriario. In seguito lo schema<br />
elettrico va allineato a una linea verticale e i simboli vanno adattati.<br />
Il ladder diagram è adatto soprattutto per elettricisti visto che la rappresentazione somiglia molto<br />
a schemi elettrici con relè. Il ladder diagram viene usato anche per rappresentare i comandi di<br />
connessione<br />
–S1 –S2<br />
–S3 –S4<br />
–S5<br />
Immagine 48: Esempio di un ladder diagram o diagramma gerarchico<br />
–K1
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
2.5.6. Diagramma delle funzioni a blocchi<br />
–S1<br />
–S2<br />
–S3<br />
–S4<br />
&<br />
&<br />
Minos<br />
Anche il diagramma a blocchi delle funzioni è una rappresentazione gra-<br />
<br />
booleane, funzioni aritmetiche e altre.<br />
Come nel ladder diagram, le singole parti del programma vengono suddivisi<br />
in reti. Nel caso di collegamenti di Bool le singoli reti possono essere<br />
trasformate nel ladder diagram, o nel diagramma a blocchi delle funzioni..<br />
<br />
rettangoli che vengono legati tramite linee orizzontali e verticali. Le uscite<br />
dei rettangoli non possono essere semplicemente collegatema vanno<br />
sempre ricollegati come ingressi di un altro rettangolo.<br />
Il risultato del collegamento viene fatto uscire in alto a destra. In ogni<br />
rete può essere calcolato soltanto un risultato che può essere dato però<br />
in diverse uscite simultaneamente.<br />
il diagramma a blocchi delle funzioni viene usato soprattutto da persone<br />
poco familiari con la programmazione. Come nel caso del ladder diagram,<br />
l’uso è di vantaggio soprattutto per sistemi di controllo logico.<br />
–S5<br />
>=1<br />
Immagine 49: Esempio di un diagramma a blocchi delle funzioni<br />
=<br />
–K1<br />
103
104<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
2.5.7 Diagramma sequenziale delle funzioni<br />
Anche il diagramma sequenziale delle funzioni (sequential function chart)<br />
<br />
controllo sequenziale per l‘esecuzione dei fermi macchina<br />
Le singoli parti nel diagramma sequenziale delle funzioni vengono chiamate<br />
passi. Tra i passi sono contemplati anche transistori che vengono<br />
chiamati anche „step amabling“. Soltanto se unoperazione è già stata<br />
realizzata , è possibile procedere con il passo successivo<br />
Per ogni passo c’è un‘azione che viene eseguita in esso. Inoltre c’è una<br />
condizione che deve essere realizzata per poter eseguire ogni passo.<br />
<br />
<br />
E‘ possibile dividere il percorso in diverse catene. che possono essere<br />
elaborate contemporaneamenteo singolarmente a seconda delle condizioni<br />
in ingresso.<br />
Start<br />
1N1<br />
Ende<br />
-S1<br />
-S2<br />
&<br />
-S3<br />
N Mot or A n - K1<br />
Immagine 50: Esempio di un diagramma sequenziale delle funzioni
2.5.8 Testo strutturato<br />
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Il testo strutturato è un linguaggio di programmazione di livello più alto<br />
ed è paragonabile con il linguaggio di programmazione PASCAL. Attraverso<br />
dei set di istruzioni possono essere realizzati più agevolemente<br />
dei compiti di comando con calcoli complessi.<br />
<br />
spesso integrato con ordini non attinenti strettamente alle macchine (set<br />
di istruzioni).<br />
Il vantaggio del testo strutturatorispetto all‘AWL è che compiti di programmazione<br />
possono essere espressi in maniera molto compatta. La struttura<br />
del programma grazie all’uso di blocchi di istruzioni è molto chiara.<br />
Naturalmente ci sono anche degli svantaggi. Il codice delle macchine<br />
deve esserere realizzato con l‘ausilio di un compilatore. Programmi che<br />
vengono elaborati con linguaggi differenti. perciò, di solito sono più lenti.<br />
<br />
Un programma in testo strutturato consiste di più istruzioni. Le istruzioni<br />
sono separate con un punto e virgola. Al contrario in un set di istruzioni<br />
gli ordini possono essere lunghi più righe. Ma è anche possibile che in<br />
una riga ci siano più indicazioni.<br />
I commenti sono indicati con parentesi e asterisco. Essi non devono<br />
<br />
dove sono presenti spazi vuoti e quindi anche all‘interno di un ordine.<br />
L’assegnazione nel testo strutturato si concretizza nel simbolo „due punti“<br />
seguito dal segno di uguaglianza. Nel caso di un’assegnazione, il valore<br />
dell’ordine alla destra del segno di uguaglianza viene trasmesso alla va-<br />
<br />
IF, in quanto l‘istruzione di saltonon è presente nel testo strutturato.<br />
A: = B+C (*addizione dei valori B e C)<br />
Nell’esempio vengono sommati i due valori B e C e la somma attribuita<br />
<br />
chiusa con punto e virgola.<br />
105
106<br />
Minos<br />
2.5.9 Temporizzatori<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
I temporizzatori vengono chiamati anche timer. Vengono usati per realizzare<br />
dei ritardi nel programma. Corrispondono ai relè a<br />
tempo nel comando a relè. È da osservare che il tempo di<br />
ciclo del controllore programmabile deve essere molto più<br />
basso del tempo regolato con il temporizzatore.<br />
A seconda del compito di comando vengono usati diversi temporiz-<br />
<br />
inserzione o con ritardo di disinserzione. Inoltre esistono<br />
temporizzatori per prolungare o abbreviare un impulso<br />
all‘ingresso.<br />
Nel diagramma funzionale a blocchi la programmazione di un temporizzatore<br />
e ben visibile. Sopra il modulo si trova la denominazione<br />
del temporizzatore. e la sua tipologia<br />
I collegamenti del temporizzatore idi seguito citati devono essere sempre<br />
cablati:<br />
IN condizioni di avvio, avvia il temporizzatore<br />
PT costante di tempo, durata,<br />
Q uscita, termine dell‘operazione<br />
I seguenti collegamenti possono essere cablati se la funzione è necessaria:<br />
ST Fermo, ferma il temporizzatore senza riportarlo allo stato iniziale,<br />
<br />
ET riporta il valore del tempo rimasto.<br />
E0.0<br />
T#1s<br />
E0. 1<br />
T1<br />
SE<br />
Immagine 51: Timer in un diagramma funzionale a blocchi<br />
IN<br />
E0. 2 R<br />
PT<br />
ST<br />
ET<br />
Q<br />
M0<br />
A1.0
2.5.10 Numeratore<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Immagine 52: Contattore all’indietro<br />
Minos<br />
I numeratori o contattori vengono usati p.es. per contare il numero di cicli<br />
eseguiti o per contare la quantità di pezzi prodotti. Possono elaborare<br />
soltanto numeri interi e positivi, incluso lo zero.<br />
A seconda del compito di comando, vengono usati diversi tipi di numeratori.<br />
I contattori all’indietro partono da un valore assegnato, dal quale<br />
iziare<br />
o meno dallo zero. Il loro risultato viene paragonato con il numero<br />
da raggiungere. Inoltre esistono dei contattori combinati che possono<br />
contare sia all’indietro, sia in avanti.<br />
Nello speak function block diagram è ben evidenziata la programmazione<br />
di un contattore. Sopra il modulo si trova la denominazione e la tipologia<br />
del contattore<br />
<br />
CD impulso di conteggio, il numeratore conta sempre uno, se c’è un<br />
impulso<br />
PV valore di conteggio, il valoredi partenza del contatore all’indietro<br />
LD valore di conteggio eseguito quando l’ingresso èdato<br />
<br />
<br />
<br />
Q uscita posta per il contattore all’indietro, quando è stato raggiunto<br />
il valore zero.<br />
E1. 0<br />
75<br />
E1.1<br />
E1. 2 R<br />
CD<br />
PV<br />
LD<br />
Z1<br />
ZR<br />
CV<br />
Q<br />
M2<br />
A2. 0<br />
107
108<br />
Minos<br />
2.5.11 Accumulatori<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
<br />
segnali esistenti per un breve arco di tempo devono agire per una durata<br />
più lunga. Essendo il loro stato accesso o spento automaticamente, tali<br />
dispositivi sono denominati anche bistabili.<br />
Collegando un segnale all’ingresso S viene acceso l’accumulatore e<br />
all’uscita viene fatto uscire un segnale. La cancellazione avviene tramite<br />
<br />
dell‘accumulatore.<br />
Una differenzasi evidenzia solo collegando i due ingressi contemporaneamente<br />
con un segnale. L’accumulatore con il primo set, in questo<br />
caso, emette un segnale d’uscita. L’accumulatore con la funzione il primo<br />
reset in uscita, però,non fa uscire un segnale, se tutt’e due gli ingressi<br />
non sono stati innescati nello stesso momento.<br />
La funzione degli accumulatori corrisponde dunque a quella dei circuiti<br />
a relè con autotenuta con funzioni ACCESO dominante e SPENTO dominante.<br />
vorrangiges Setzen vorrangiges Rücksetzen<br />
E0.0 S1<br />
SR<br />
E0. 1 R Q1 A0.0<br />
FUNCTION_BLOCK S R<br />
V AR_INPUT<br />
S1 : BOOL;<br />
R : BOOL;<br />
E ND_VAR<br />
V AR_OUTPUT<br />
Q1 : BOOL;<br />
E ND_VAR<br />
Q1 := S1 O R (NOT R AND Q1);<br />
E ND_FUNCTION_BLOCK<br />
E 1.0 S<br />
E1. 1 R1 Q1 A1.0<br />
Immagine 53: Accumulatore nel diagramma funzionale a blocchi e testo strutturato<br />
RS<br />
FUNCTION_BLOCK RS<br />
V AR_INPUT<br />
S : BOOL;<br />
R1 : BOOL;<br />
E ND_VAR<br />
V AR_OUTPUT<br />
Q1 : BOOL;<br />
E ND_VAR<br />
Q1 := NOT R1 AND ( S O R Q1);<br />
E ND_FUNCTION_BLOCK
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
2.5.12 Diagramma funzionale sequenziale<br />
Minos<br />
Il controllo sequenziale si programma in modo molto chiaro con diagrammi<br />
funzionali sequenziali. Per questo il linguaggio di programmazione<br />
sequenziale è molto adatto. Una valida soluzione alternativa è l‘utilizzo<br />
prevalente di accumulatori prevalentemente (reset).<br />
Per ogni passo occorre prevedere un accumulatore. Il primo passo p.es.<br />
può essere stabilito tramite un interruttore e una condizione di avvio.<br />
<br />
Il passo successivo viene eseguito solo se la condizione precedente-<br />
ne<br />
dell‘indicatore del passo precedente Una volta azionato il secondo<br />
accumulatore,il primo passo viene simultaneamente cancellato.<br />
Gli indicatori in un‘altra parte del programma devono essere legati in<br />
maniera logica e usati per i segnali in uscita.<br />
A seconda delle funzioni, in questo modo,i singoli passi vengono eseguiti<br />
uno dopo l’altro. Questo modo di procedere corrisponde a una sequenza<br />
cancellante nella tecnica del relè.<br />
–S1<br />
–B1<br />
M0. 1<br />
–B2<br />
&<br />
&<br />
Immagine 54: Diagramma funzionale sequenziale in blocchi di funzioni<br />
S<br />
M1<br />
RS<br />
M0.2 R1 Q1 M0. 1<br />
S<br />
M2<br />
RS<br />
M0. 3 R1 Q1 M0.2<br />
:<br />
:<br />
:<br />
109
110<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici
3 Propulsioni elettriche<br />
3.1 Introduzione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
In vari ambiti tecnologici è necessaria l‘energia elettrica, normalmente<br />
prodotta con l‘ausilio di macchine elettriche che a loro volta richiedono<br />
l‘energia per i loro pannelli di comando.<br />
Le macchine elettriche sono suddivide in generatori e motori. I generatori<br />
trasformano l‘ energia elettrica. L’energie elettrica con l’aiuto dei motori<br />
viene nuovamente trasformata in energia meccanica. Questi motori perciò<br />
vengono chiamati anche propulsioni.<br />
La maggior parte delle macchine elettriche lavora con movimento rotante.<br />
I motori che creano un movimento traslatorio vengono chiamati motori<br />
lineari. Un esempio conosciuto di questo tipo di motori è la propulsione<br />
del treno transrapid.<br />
Le dimensioni delle macchine elettriche vanno da motori con pochi mil-<br />
<br />
tonnellate.<br />
I più piccoli motori hanno un rendimento di circa un milliwatt. I generatori<br />
più grandi invece producono una potenza elettrica di oltre mille megawatt.<br />
<br />
000 000 W.<br />
La trasmissione e la distribuzione dell’energia elettrica avviene tramite<br />
reti in tensione. Per distanze grandi vengono usate reti ad alta tensione.<br />
Tramite reti a media e bassa tensione i singoli clienti vengono collegati<br />
a reti ad alta tensione.<br />
Un grande vantaggio della tensione alternata, che viene usata nella<br />
maggior parte dei casi, è che può essere trasformata con trasformatori<br />
in alti valori di tensione. In corrispondenza delle macchine elettriche, i<br />
trasformatori hanno una potenza paragonabile a quella delle macchine<br />
elettriche.<br />
Per un collegamento punto a punto viene anche utilizzata una trasmissione<br />
di corrente continua con alta tensione, che,tecnicamente, è<br />
più dispendiosa di una trasmissione con tensione alternata sebbene le<br />
perdite su grandi distanze siano più basse, come accade ad es. da un<br />
continente all’altro.<br />
111
112<br />
Minos<br />
3.2 Campi elettrici e magnetici<br />
3.2.1 Il campo magnetico<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Le tensioni elettriche vengono suddivise in tensioni positive e negative.<br />
Gli elettroni sono caricati negativamente e i nuclei dell‘atomo in maniera<br />
positiva.<br />
<br />
segno si respingono e tensioni opposte si attraggono. Le forze risultanti<br />
sono quindi positive, se le tensioni si respingono ovvero le tensioni in<br />
oggetto sono entrambe positive o negative.<br />
no<br />
delle forze. Le linee di forza elettrica, più in particolare, attraverseranno<br />
il centro della sfera (linee sono le linee di forza del campo elettrico).<br />
gativa,<br />
dunque dal più al meno. Le linee di forza perciò escono da una<br />
tensione positiva e entrano in una tensione negativa.<br />
+<br />
–<br />
– –<br />
– –<br />
Figura 55: Linee di forza di un campo elettrico<br />
+<br />
–<br />
–<br />
+<br />
–<br />
+<br />
+
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Nel caso di un campo elettrico omogeno tutte le linee di forza elettrica sono<br />
parallele. Un esempio è il caso di due piastre con la stessa grandezza<br />
con cariche opposte. I campi elettrici nelle macchine invece spesso non<br />
sono omogenei.<br />
Se le linee di forza elettrica si trovano più vicine, il campo elettrico è più<br />
forte.L‘unità di misura per la potenza del campo elettrico più utilizzato è<br />
il Volt/Metro (V/m).<br />
Il numero della cariche di un corpo conduttore in rapporto alla sua su-<br />
<br />
vengono spostate in direzione delle linee di forza elettrica si parla di<br />
<br />
Anche intorno ad un conduttore elettrico nasce un campo elettrico, se<br />
il conduttore trasmette le tensioni. Insieme all‘isolamento, il conduttore<br />
ha una capacità propria. Contrariamente ai condensatori, nel caso di<br />
conduttori elettrici, questa capacità di solito non è auspicabile.<br />
Se un condensatore viene collegato ad una tensione alternata sinusoidale<br />
anche il condensatore subisce una variazione di tensione. La tensione<br />
cambia in maniera più veloce, se la curva sinusoidale ha il suo passaggio<br />
<br />
Nei punti di intersezione della curva sinusoidale la tensione non cambia.<br />
Perciò in tali istanti non c’e corrente. Ne segue che la tensione nel condensatore<br />
anticipa la corrente di 90º.<br />
Lo sfasamento temporale di tensione e corrente viene chiamato anche<br />
ritardo di fase. Visto che la tensione raccoglie valori sia positivi che negativi,<br />
la corrente viene emessa o ritorna al condensatore. In tal modo<br />
il condensatore dalla rete prende una potenza e la riemette poco dopo.<br />
Durante uno spostamento di fase di 90 º la potenza raccolta è grande<br />
quanto quella fornita. L‘oscillazione di potenza viene chiamata potenza<br />
reattiva.<br />
……….<br />
……….<br />
In ogni campo elettrico viene accumulata energia elettrica che viene<br />
usata nei condensatori. La quantità di energia dipende dalla tensione<br />
e dalla capacità del condensatore. Queste quantità di energia però non<br />
sono sempre così grandi da poter essere usate in ambito tecnologico.<br />
113
114<br />
Minos<br />
3.2.2 Il campo magnetico<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Il magnetismo è causato dal movimenti degli elettroni. Con il loro movimenti<br />
intorno al nucleo dell’atomo si creata una forza magnetica. In<br />
questo caso materiali diversi producono effetti differenti sui campi magnetici<br />
esterni.<br />
I materiali cosiddetti paramagnetici se portati all‘interno di un campo magnetico<br />
tendono ad aumentarne l‘intensità. Fanno parte di questi materiali<br />
ad es. alluminio e tanti materiali elettrici isolanti.<br />
Al contrario i materiali diamagnetici indeboliscono l‘intensità dei campi<br />
magnetici, in cui vengono inseriti. Materiali diamagnetici sono ad es.<br />
rame, argento e oro.<br />
Materiali come ferro, nichel e cobalto sono ferromagnetici. Se questi<br />
materiali vengono inseriti in un campo magnetico, l‘intensità del campo<br />
aumenta fortemente.Inoltre l‘intensità del campo magnetico si concentra<br />
intorno al materiale in oggetto. Per tale motivo essi sono molto utilizzati<br />
nelle macchine elettriche.<br />
I materiali ferrimagnetici si comportano in maniera analoga, pur producen-<br />
<br />
Fanno parte dei materiali ferrimagnetici il diossido di cromo e la ferrite.<br />
Se un conduttore elettrico viene attraversato da corrente, intorno al conduttore<br />
si forma un campo magnetico. Il campo magnetico in questo caso<br />
ha la forma di anelli concentrici. La direzione delle linee di forza elettrica<br />
risulta dalla regola di Maxwell. Se si inserisce una vite la direzione in<br />
cui viene girata indica la direzione delle linee di forza elettrica, mentre il<br />
movimento lineare indica la direzione della corrente.<br />
Due conduttori paralleli attraversati da corrente nella la stessa direzione,<br />
si attraggono. Se la corrente invece va in direzioni opposte, i due conduttori<br />
si scostano.<br />
Più spire collegate in serie formano una bobina. Le linee di forza delle<br />
singole spire vengono sommate e creano un elettromagnete se la bobina<br />
viene attraversata da corrente.<br />
Il punto dove escono le linee di forza elettrica dalla bobina viene chiamato<br />
anche polo nord. Visto che nelle spire della bobina, posizionate una<br />
accanto l’altra, la corrente va nella stessa direzione, le singole spire si<br />
attirano e tengono insieme la bobina.<br />
Le bobine sono un elemento importante dei motori elettrici e dei trasformatori.<br />
L’effetto magnetico dipende per esse dall’intensità della corrente e dal<br />
numero di giri. Dal prodotto di questi due valori deriva la coppia motrice.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
La forza magnetica del campo aumenta con la grandezza dell’inondazione<br />
e se la misura della bobina, è dunque delle linee di forza elettrica, è<br />
piccola.<br />
<br />
caso di bobine magnetiche con nucleo di ferro il valore si riconosce nella<br />
linea caratteristica di magnetizzazione che varia secondo il materiale.<br />
Con i materiali che vengono usati nelle macchine elettriche e nei trasformatori<br />
nel caso di una certa potenza del campo magnetico si raggiunge<br />
<br />
una volta raggiunto il valore massimo del campo magnetico.<br />
<br />
<br />
<br />
catenato<br />
magnetico.<br />
Immagine 56: Linee di forza elettrica di un campo magnetico<br />
I<br />
115
116<br />
Minos<br />
3.2.3 Induzione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Se una corrente attraversa un conduttore elettrico, intorno al conduttore<br />
si sviluppa un campo magnetico. Se questo conduttore si trova in<br />
<br />
corrente corre verticalmente al campo magnetico esterno sul conduttore<br />
viene esercitata una forza. Questa forza agisce in maniera verticale sul<br />
conduttore e viene chiamata forza di Lorenz.<br />
La direzione dell’effetto può essere calcolata con la mano sinistra. Se si<br />
tiene la mano sinistra aperta tale che le linee del campo magnetico arri-<br />
<br />
corrente, il pollice indica la direzione della forza di Lorenz. Questa regola<br />
viene chiamata anche regola del motore, perché mediante la corrente<br />
elettrica viene creato un movimento.<br />
In una bobina, più conduttori sono collegati in serie. Così la … (cooper<br />
tube) si moltiplica. Tale fenomeno viene sfruttato soprattutto dai motori.<br />
Anche nei tubi catodici un raggio di elettroni viene spostato tramite il<br />
campo magnetico delle bobine. In questo caso non c’èun conduttore<br />
elettrico ma è il soil movimento degli elettroni nel campo magnetico che<br />
determina la nascita della forza di Lorenz.<br />
Se al contrario un conduttore viene spostato in un campo magnetico<br />
nel conduttore nasce una tensione. Questo processo viene chiamato<br />
induzione. Se si collegano le due estremità del conduttore, le differenze<br />
di tensione si abbassano e nasce una corrente.<br />
Anche la corrente generata dall‘induzione sviluppa un campo magnetico.<br />
Questo è diretto in maniera tale che il movimento del conduttore viene<br />
intralciato. Perciò un forza deve agire dall‘esterno sul conduttore per poter<br />
compiere il movimento. Questo principio viene usato in un generatore<br />
nel quale con una propulsione dall‘esterno viene creata una tensione a<br />
causa della quale si genera una corrente.<br />
<br />
destra. Se si tiene la mano destra aperta in maniera tale che le linee<br />
del campo magnetico arrivino direttamente sull’interno della mano e il<br />
pollice proteso indica la direzione del movimento anche le dita indicano<br />
la direzione della corrente. Questa regola viene chiamata anche regola<br />
del generatore.<br />
Con la giunzione dei conduttori alle a bobine, la tensione indotta può essere<br />
aumentata. In particolare la tensione aumenta col numero delle spire<br />
<br />
che può essere cambiato anche con il numero di giri del generatore.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Se nella bobina si trova un cuore di ferro massiccio, in esso vengono indotte<br />
correnti se la bobina viene attraversata da correnti parasite. Queste<br />
correnti vengono chiamati anche vortici di corrente (correnti parassite o<br />
di Focault).<br />
Visto che il ferro conduce bene la corrente i, le correnti parassite possono<br />
causare un forte riscaldamento del nucleo di ferro. Per evitare tale<br />
<br />
rassite<br />
deboli.<br />
Se a una bobina viene applicata una tensione continua, si crea un campo<br />
magnetico. In particolare, nella bobina viene indotta una tensione che fa<br />
aumentare la corrente lentamente. Questa tensione di autoinduzione si<br />
<br />
Anche se si disattiva la tensione continua di alimentazione, a causa<br />
dell‘autoinduzione viene creata una tensione con la stessa direzione<br />
della corrente originale. Questa tensione potrebbe essere così alta da<br />
generare archi elettrici al contatto con l‘interruttore e a causa di ciò, i<br />
contatti potrebbero essere danneggiati.<br />
Per evitare questo fenomeno, in parallelo alla bobina viene inserito un<br />
<br />
normale funzionamento ma se viene sospesa la corrente, lascia passare<br />
la corrente generata dall‘autoinduzione. La corrente che attraversa la<br />
bobina, in questo caso, diminuisce lentamente e vengono evitati danni<br />
ai contatti dell’interruttore.<br />
Le bobine vengono chiamate anche induttori. Con questa denominazione<br />
viene indicata anche la grandezza della capacità della bobina di indurre<br />
una tensione.<br />
rente<br />
viene ostacolato da una resistenza causata dall’induzione. Perciò la<br />
corrente raggiunge il suo valore massimo successivamente alla tensione.<br />
Questo sfasamento, come nel caso del condensatore, ha un valore di<br />
90º. sebbene in questo caso sia la tensione ad anticipare la corrente.<br />
La resistenza reattiva di una bobina viene chiamata resistenza reattiva<br />
induttiva.<br />
Come nel caso del campo elettrico anche un campo magnetico immagazzina<br />
energia. La quantità di energia dipende dall’induttività della bobina<br />
e dalla corrente che attraversa la bobina.<br />
117
118<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
3.3 Le basi della fornitura di energia elettrica<br />
3.3.1 Produzione di corrente<br />
Con la parola produzione di corrente si descrive la trasformazione di altre<br />
forme di energia in energia elettrica. Una produzione diretta di energia<br />
non è possibile.<br />
Visto che l’immagazzinamento di energia elettrica grandi quantità non è<br />
possibile, la corrente elettrica deve essere prodotta sempre nel momento<br />
in cui viene usata.<br />
In Germania la maggior parte dell‘ energia elettrica viene prodotta in<br />
impianti a carbone e in centrali nucleari. Questi due sistemi hanno in comune<br />
che, tramite calore, da acqua si ottiene vapore caldissimocon cui<br />
vengono mosse delle turbine che sono collegate a generatori di corrente.<br />
che a loro volta producono energia elettrica.<br />
La produzione di grandi quantità di vapore non può essere alterata velocemente.<br />
Per questo le centrali in cui il vapore viene creato bruciando<br />
carbone vengono usate come sistemi di medio carico. Le centrali nucleari<br />
lavorano come centrali di base, visto che la fase di ricarica è molto più<br />
complicata.<br />
Le centraliche sfruttano turbine a gas hanno soltanto un breve tempo di<br />
avvio e vengono usati in un intervallo di medio carico o sistemi di picco<br />
di carico. In questi casi rotore fa lavorare il generatore.<br />
Fanno parte dei produttori di energie rigenerative le centrali idroelettriche<br />
e le centrali ad energia eolica. In questo caso una turbina o le pale di un<br />
rotore muovono un generatore.<br />
Le centrali solari lavorano senza un generatore conil fotovoltaico. Nelle<br />
cellule solari l‘ energia elettrica viene prodotta direttamente dalla luce. L<br />
e centrali solari termiche invece producono vapore con il quale vengono<br />
fatti lavorate turbine e generatori.<br />
Un‘altra possibilità di produrre energia elettrica senza l’uso di un generatore<br />
consiste nelle „celle a combustibile“. In esse idrogeno e ossigeno<br />
vengono fatti reagire producendo acquacon generazione di energia elettrica.<br />
Tali dispositivi non sono ancora usati per produrre quantità grandi<br />
di corrente.<br />
L’immagazzinamento di energia elettrica viene realizzato soprattutto con<br />
<br />
viene usata per trasportare altra energia in vasche situatead una certa<br />
altezza. Nelle ore di punta viene creata nuovamente energia con l’acqua<br />
tramite le turbine.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
3.3.2 Trasporto di corrente e distribuzione<br />
Minos<br />
La distribuzione della corrente prodotta nelle centrali elettriche avvienecon<br />
reti per la trasmissione. Queste– se si tratta di tensioni al di sopra di<br />
1000 V -vengono chiamate reti ad alta tensione con corrente trifase. Tali<br />
reti usano tensioni di 110 kV, 220 kV e 380 kV. Le tensioni oltre 220 kV<br />
vengono chiamati altissime tensioni.<br />
Le reti con 220 kV e 380 kV trasmettono l’energia elettrica superando<br />
grande distanze. Le centrali grandi sono collegati alla rete elettrica a 380<br />
kV. Queste reti quasi sempre sono realizzate come reti di linee aeree.<br />
le reti monofase dei treni non lavorano con corrente trifase e conduttori<br />
con tensione altissima. La trasmissione di tensione continua è più impegnativa<br />
ma per grandi distanze le perdite di potenza sono più basse<br />
visto che non c’è una resistenza reattiva.<br />
Vengono denominati reti a media tensione quelle che distribuiscono 10<br />
kV, 20 kV o 30 kV. Sono collegate tramite trasformatori sia con la rete<br />
ad alta tensione che con la rete a bassa tensione.<br />
I grandi consumatori sono collegati direttamente alla rete a media ten-<br />
<br />
cavi sotto terra. Fuori delle città vengono preferite reti aeree, mentre nelle<br />
città vengono usati prevalentemente cavi.<br />
La distribuzione ai singoli piccoli consuatori avviene con la rete a bassa<br />
tensione a 400 V/230 V, tramite reti aeree e cavi sotterranei.<br />
questi ultimi sono meno sottoposti a fattori di disturbo, hanno meno bisogno<br />
di spazio e determinano un minore impatto sul paesaggio.Tuttavia<br />
i costi del fusibile, a causa dei lavori sotto terra, sono maggiori. Come<br />
materiale per il conduttore può essere usato sia alluminio che rame.<br />
Il collegamento alla rete di distribuzione con il consumatore di energia<br />
avviene con l’allacciamento domestico. Nel box di servizio si trovano<br />
anche fusibili per i singoli conduttori.<br />
119
120<br />
Minos<br />
3.4 Trasformatori<br />
3.4.1 Il trasformatore ideale<br />
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Un trasformatore nel maggior numero dei casi consiste di due bobine che<br />
non sono collegati fra di loro elettricamente. L’accoppiamento delle bobine<br />
avviene tramite un campo magnetico. Il nucleo di ferro del trasformatore<br />
<br />
Nel caso di un trasformatore ideale non ci sono perdite, il rendimento è<br />
del 100 %. Un trasformatore reale, al cui avvolgimento iniziale non è stato<br />
collegata alcuna resistenza, assomiglia ad un trasformatore ideale. Più<br />
<br />
Con un trasformatore possono essere trasmesse tensioni, amperaggi,<br />
resistenze, capacità e induttività.<br />
Le tensioni nel caso di un trasformatore ideale si comportano come i<br />
numeri delle spire.<br />
ü rapporto di moltiplicazione<br />
U tensione d’ingresso<br />
1<br />
U tensione d’uscita<br />
2<br />
numero di spire al lato d’ingresso /numero di di spire al lato d‘uscita<br />
N1 N2 num<br />
ü = U 1 / U 2 = N 1 / N 2<br />
I1 I2 N<br />
amperaggio del lato d’ingresso<br />
amperaggio al lato d‘uscita<br />
numero degli spiri del lato d’ingresso<br />
N2 numero degli spiri del lato d‘uscita<br />
ü = I 1 / I 2 = N 2 / N 1<br />
Le tensioni nel caso di un trasformatore ideale si comportano come i l<br />
numero delle spire.<br />
Esempio Un trasformatore considerato ideale ha il seguente numero<br />
di avvolgimenti: sul lato d’ingresso di 200 e sul lato d’uscita di 800. La<br />
tensione sul lato d’ingresso è di 48 V. Quanto è alta la tensione sul lato<br />
d’uscita? Quanto è alta la tensione sul lato d’ingresso, se al lato d’uscita<br />
corre una corrente di 2A?<br />
tensioni:<br />
U 1 / U 2 = N 1 / N 2<br />
48 V / U 2 = 200 / 800<br />
U 2 = 192<br />
La tensione iniziale è di 192 V.
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
amperaggi:<br />
I 1 / I 2 = N 2 / N 1<br />
I 1 / 2 A = 800 / 200<br />
I 1 = 8 A<br />
L‘amperaggio sul lato d‘ingresso è di 8 A.<br />
Minos<br />
Le resistenze collegate trasmettono per un trasformatore ideale il quadrato<br />
del rapporto di trasmissione:<br />
ü rapporto di moltiplicazione<br />
Z resistenza apparente al lato d’ingresso<br />
1<br />
Z resistenza apparente al lato d’uscita<br />
2<br />
N numero degli spiri al lato d’ingresso<br />
1<br />
numero degli spiri al lato d’uscita<br />
N 2<br />
ü2 2 2<br />
= Z / Z = N / N2<br />
1 2 1<br />
Un trasformatore considerato ideale ha una numero di avvolgimenti sul<br />
lato d’ingresso di 200 e sul lato d’uscita di 800 spiri. Sul lato d’uscita è<br />
<br />
resistenza al lato d’ingresso?<br />
2 2<br />
Z / Z = N / N2<br />
1 2 1<br />
Z 1 / 500 Ω = 200 2 / 800 2<br />
Z 1 = 31,25 Ω<br />
Il trasformatore non trasmette soltanto resistenze apparenti, ma vengono<br />
trasmessi anche resistenza reattive capacitive e induttive come anche<br />
capacità e induttività.<br />
Per le capacità C e le induttività L valgono i seguenti calcoli:<br />
Capacità:<br />
1 / ü 2 = C 1 / C 2<br />
Induttività::<br />
ü 2 = L 1 / L 2<br />
121
122<br />
Minos<br />
3.4.2 Trasformatore reale<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Un esempio di trasformatore reale è il funzionamento a vuoto, quando<br />
l’avvolgimento iniziale non presenta una resistenza per carico. Quindi,un<br />
trasformatore nel funzionamento a vuoto si comporta come una bobina<br />
con una grande induttività.<br />
Se al lato d’ingresso del trasformatore sussiste una tensione troppo grande,<br />
in seguito aumenta fortemente anche la corrente di magnetizzazione.<br />
Questo può portare a bruciare l’avvolgimento e quindi alla distruzione<br />
del trasformatore.<br />
Un‘eventuale crepa d’aria nel nucleo di ferro del trasformatore aumenta<br />
le correnti di funzionamento a vuotodeterminando l‘abbassamento del<br />
fattore di potenza del trasformatore. Per evitare ciò, le lamine del nucleo<br />
vengono ordinate una sopra l’altra in una maniera tale che i punti di contatto<br />
si trovano alternativamente su diversi lati del nucleo.<br />
La tensione della corrente di avviamento nel caso di trasformatori può<br />
<br />
<br />
sotto carico. I fusibili al lato d’ingresso del trasformatore a causa di questo<br />
fenomeno devono essere programmati per una corrente nominale doppia.<br />
Nel caso di trasformatori sotto carico una parte delle linee di forza elettrica<br />
del campo magnetico vanno anche al di fuori del nucleo e dunque<br />
<br />
e nel caso di elevato numero dei trasformatori richiede una schermatura.<br />
Questo vale soprattutto per la tecnica delle informazioni.<br />
Per calcolare la tensione di cortocircuito del trasformatore vengono congiunti<br />
i due collegamenti del lato d’uscita, e dunque cortocircuitano. La<br />
tensione di cortocircuito adesso è la tensione del lato d’ingresso, da cui<br />
il trasformatore attinge la sua corrente di misurazione.<br />
Una corrente di cortocircuito bassa implica una forte resistenza interna del<br />
trasformatore. Per questi trasformatori la tensione iniziale sotto carico si<br />
abbassa soltanto poco. Però nel caso di resistenze interne piccole ci sono<br />
correnti di cortocircuito alte. Queste possono distruggere l’avvolgimento<br />
e dunque il trasformatore intero.<br />
I trasformatori che hanno una resistenza interna bassa, vengono denominati<br />
‘resistenti alla tensione’. I trasformatori con un‘alta resistenza<br />
interna invecesi chiamano ‘non resistenti alla tensione‘ .<br />
Nel caso di trasformatori per corrente trifase e trasformatori di rete , la<br />
tensione di cortocircuito è minore del 10% della tensione di misurazione,<br />
mentre nel caso di (bell trasformer)è di circa il 40%.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Il rapporto fra energia raccolta ed emanata dal trasformatore viene chi-<br />
<br />
di perdite dovute al ferro e all‘avvolgimento.<br />
<br />
rimane più o meno lo stesso. Il rendimento perciò rimane abbastanza<br />
stabile a dispetto delle perdite nel ferro.<br />
La diminuzione di rendimento per perdite di avvolgimento aumenta in<br />
matore<br />
dunque dipende dal suo carico. Nel caso di trasformatori di rete<br />
le due potenze dissipatrici hanno la stessa grandezza.<br />
Se un trasformatore viene azionato senza carico nell’avvolgimento iniziale<br />
non nascono perdite di avvolgimento. Anche nell’avvolgimento iniziale le<br />
perdite di avvolgimento sono basse perché le correnti sono molto basse.<br />
La resa di un trasformatore nel funzionamento a vuoto dipende dunque<br />
dalle perdite nel nucleo di ferro. Il rendimento per perdita d’avvolgimento<br />
può essere misurato nel caso di funzionamento a vuoto.<br />
Il calo di rendimento per perdita d’avvolgimento invece viene misurata<br />
inoltre con l‘esperimento del cortocircuito attraverso il carico di misurazione.<br />
In questo caso gli avvolgimenti vengono attraversati da correnti<br />
di misurazione corrente nominale e causano il il calo di rendimento per<br />
perdita d’avvolgimento.<br />
<br />
magnetico nel nucleo di ferro è molto basso e raramente c’è un calo di<br />
rendimento per perdita nel ferro.<br />
<br />
in un anno e il lavoro accolto nello stesso tempo. La differenza fra tutti e<br />
due i valori è il lavoro di perdita del trasformatore.<br />
Visto che le perdite legate al nucleo di ferro non dipendono dal carico,<br />
<br />
un lungo tempo e soltanto temporaneamente sotto carico.<br />
Se i trasformatori sono sotto carico soltanto per periodi brevi nonostante<br />
siano accesi per molto tempo, essi devono essere costruiti in modo tale<br />
che le perdite nel ferro siano più piccole delle perdite di avvolgimento.<br />
123
124<br />
Minos<br />
3.5 Macchine elettriche giranti<br />
3.5.1 Introduzione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Nelle macchine elettriche giranti si trova un rotoreche si gira durante il<br />
servizio. Si può parlare generalmente anche di macchine elettriche.<br />
A seconda del compito si distinguono motori, generatori e trasformatori.<br />
Con i motori si trasforma l‘energia elettrica in energia meccanica. I motori<br />
vengono usati spesso e nel maggior numero dei casi servono come<br />
propulsori.<br />
La trasformazione di energia meccanica in energia elettrica avviene con<br />
i generatori. Visto che l‘energia elettrica viene prodotta normalmente in<br />
impianti più grandi, i generatori di solito sono più grandi dei motori. I generatori<br />
piccoli vengono usati nell‘alimentazione elettrogena d’emergenza.<br />
Anche nelle macchine (automobili) ci sono generatori piccoli. Lì vengono<br />
chiamati dinamo.<br />
Per trasformare energia elettrica con una determinata tensione e frequenza<br />
in un‘altra tensione o frequenza vengono usati trasformatori elettrici.<br />
Questo compito oggi, a causa degli sviluppi nell’elettronica, però viene<br />
svolto da convertitori di frequenza, ovvero strumenti elettronici che non<br />
hanno elementi giranti.<br />
Le macchine elettriche giranti possono essere azionate con diversi tipi<br />
di corrente. Molto spesso viene usata la corrente alternata, perciò le<br />
macchine elettriche vengono chiamate anche macchine tri-fase<br />
Le macchine a corrente alternata monofase come le macchine polifase,<br />
vengono azionate con corrente alternata. Al contrario della corrente<br />
alternata esse utilizzano una sola delle tre fasi. Le macchine a corrente<br />
continuasono meno utilizzate.<br />
Un‘altra denominazione per i motori elettrici è macchine polifase.<br />
Questo nome viene usato se l’effetto del motore viene creato con un<br />
campo magnetico girante.<br />
Le macchine sincrone sono macchine elettriche nelle quali il numero dei<br />
giri è uguale al numero dei giri del campo magnetico rotante. Al contrario<br />
per le macchine asincrone il numero dei giri è minore o maggiore del<br />
numero dei giri del campo magnetico rotante.<br />
Per motori a induzione, l’energia elettrica viene trasmessa sul rotore<br />
tramite induzione. Dunque non sono necessari contatti scorrevoli.
3.5.2 Macchine con campo rotante<br />
U<br />
120° 120°<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Se si gira unmagnete permanente con forma di asta intorno al suo centro,<br />
anche il campo magnetico gira. Nasce così il campo magnetico rotante.<br />
Con la corrente alternata trifase un campo magnetico rotante può essere<br />
creato anche senza il movimento di un magnete. Per crearlo tre bobine<br />
vengono inserite in maniera regolare a 120°.<br />
Se le tre bobine magnetiche vengono attraversate da una corrente alternata<br />
trifase, ogni bobina magnetica crea un suo campo magnetico.<br />
Questi si collegano ad un campo magnetico risultante.<br />
Visto che le singoli fasi della corrente trifase sono spostate di 120º, a<br />
causa delle tre bobine viene creato un campo magnetico rotante con due<br />
poli. Durante un periodo il campo magnetico rotante risultante fa un giro<br />
di 360 º. Nel caso di una frequenza di 50 Hz ne risulta un numero di giri<br />
di 3000 giri al minuto.<br />
Nel caso di utilizzo di sei bobine queste vengono disposte una rispetto<br />
all‘altra a 60º. Nasce un campo magnetico rotante di quattro poli che in<br />
un periodo gira soltanto di mezzo giro. Nel caso di 50 Hz ne risulta un<br />
numero di giri di 1500 giri a minuto.<br />
90° 180° 270°<br />
Immagine 57: Linee di forza elettrica di un campo elettrico<br />
360°<br />
<br />
t<br />
U<br />
X<br />
W<br />
S<br />
Z<br />
N<br />
Y<br />
V<br />
120°<br />
125
126<br />
Minos<br />
3.5.2 Momento torcente e rendimento<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Sia nel caso dei motori che trasformano energia elettrica in energia meccanica,<br />
sia nel caso di trasformatori, che trasformano energia meccanica<br />
in energia elettrica sussistono delle perdite. A causa di queste perdite si<br />
sviluppa calore.<br />
Si chiamano perdite nel ferro quelle che nascono a causa di correnti<br />
parasite nel materiale magnetico. Perdite di avvolgimento sono le perdite<br />
che nascono nelle resistenze degli avvolgimenti quando vengono<br />
attraversati dalla corrente.<br />
gazzini<br />
e nelle spazzole può essere causa di perdite.<br />
<br />
motore, ovvero il rapporto tra la resa effettiva alla resa attesa.<br />
La resa effettivadel motore viene calcolata misurando il momento torcente<br />
e il numero di giri. La resa attesa dipende dalla rete e può essere<br />
calcolata con uno strumento di misura adatto.<br />
Il momento torcente rappresenta la forza alla circonferenza dell’albero<br />
di propulsione. Viene misurato ad es. con la dinamo.<br />
Le dinamo consistono di un generatore di corrente continua in cui la parte<br />
esteriore, lo statore, rimane girevole. Durante la misurazione del momento<br />
torcente anche sulla scatola del generatore agisce un momento torcente.<br />
Questo momento torcente viene trasmesso tramite una leva su una<br />
bilancia, dove la forza prodotta dal momento torcente può essere letta.<br />
L’energia elettrica prodotta nel generatore viene dissipata in calore attraverso<br />
una resistenza di carico.<br />
Il prodotto della velocità nominale del motore e del momento di dimensionamentoè<br />
la potenza nominale. È un rendimento meccanico che<br />
dipende dall’albero. I valori più importanti sono indicati sulla targa dei<br />
dati di funzionamento del motore.<br />
Il senso di rotazione del motore indica, in quale direzione gira l’albero<br />
guardandolo da un‘estremità.<br />
Se le morse U1, V1 e W 1 di un motore a corrente trifase vengono collegate<br />
ai conduttori esterni L1, L2 e L3 ne risulta una rotazione oraria. Il<br />
senso di rotazione può essere cambiato se si scambiano i due conduttori<br />
esterni.
3.6 Motori asincroni<br />
Esempio<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
I motori asincroni vengono azionati con corrente continua o corrente trifase.<br />
Vengono usati molto spesso. A causa del campo magnetico rotante<br />
nello statore viene indotta una tensione nel torcente che determina la<br />
rotazione.<br />
La trasmissione dell’energia nel rotore avviene tramite induzione. I motori<br />
asincroni perciò vengono chiamati anche motori a induzione. Non sono<br />
necessarie delle spazzole, che trasmettono corrente nel rotore.<br />
Nel caso di motori asincroni, il numero di giri del rotore è diverso da quello<br />
del campo magnetico rotante nello statore. Questa differenza viene<br />
chiamata „slip“. Viene indicata spesso in percentuale della velocità e nel<br />
<br />
del campo magnetico rotante.<br />
Nel caso di motori asincroni il numero di giri del rotore è più basso delnumero<br />
di giri del campo magnetico rotante. A differenza di ciò il numero di<br />
giri di un generatore asincrono è maggiore del numero di giri del campo<br />
magnetico rotante.<br />
Se un motore asincrono viene azionato da una forza esteriore e con<br />
ciò è aumentatoanche il numero di giri del rotore, esso lavora come un<br />
generatore. I generatori asincroni vengono usati per potenze nominali<br />
<br />
Un generatore asincrono deve essere collegato alla rete per creare il<br />
campo magnetico rotante dello statore. In questo caso dalla rete viene<br />
presa la potenza reattiva. Alla rete però generatori asincroni trasmettono<br />
una potenza effettiva.<br />
Un motore bipolare a corrente trifase è stato collegato ad una rete di 50<br />
Hz. Il suo rotore gira con un numero di giri di 2850 giri a minuto. Quanto<br />
è alto il lo slip?<br />
Nel caso di un motore a due poli collegato a 50 Hz il campo magnetico<br />
rotante gira con 3000 giri a minuto. Dunque la differenza di velocità del<br />
dincrono rispetto al numero dei giri del rotante è 150 giri a minuto.<br />
lo slip risulta dalla differenza del numero di giri in rapporto alla velocità<br />
del sincrono.<br />
……………………..<br />
Se il carico del motore viene aumentato il numero di giri del motore si<br />
abbassa. Lo slip dipende dunque dal carico.<br />
127
128<br />
Minos<br />
3.6.1 Rotore in cortocircuito<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Il rotore di motori asincroni viene chiamato rotore in cortocircuito. Accanto<br />
all’albero e un pila di lastre il rotore in cortocircuito contiene due anelli<br />
<br />
Le due barre attraversano i gli interstizi nella pila di lastre. Le barre e i<br />
due anelli di cortocircuito senza la pila di lastre formano una gabbia e<br />
perciò i motori a rotore in cortocircuito vengono chiamati anche motore<br />
in cortocircuito.<br />
Le barre spesso sono inserite in maniera inclinata, e così il momento<br />
torcente diventa indipendente dalla posizione del rotore. La forma delle<br />
barre spesso è tonda, ma esistono anche barre rettangolari.<br />
Il materiale della gabbia è alluminio o rame. Visto che con il rame le<br />
perdite sono più grandi che con l‘alluminio, anche il grado di resa è un<br />
po’più alto. A causa delle perdite nel caso di rotori di rame non sono<br />
necessari programmi di raffreddamento agli anelli di cortocircuito come<br />
ad es. ai rotori di alluminio.<br />
Inoltre i motori con i rotori di rame vengono chiamati anche motori a<br />
risparmio energetico. Però la coppia di avviamento nel caso di motori con<br />
rotore di rame è più bassa che nel caso di motori con rotore di alluminio<br />
visto che la resistenza del rame è più bassa.<br />
Con il campo magnetico rotante nello statore del motore viene creato<br />
uncampo magnetico rotante. Sulla base di questo viene creata una tensione<br />
nella gabbia del rotore e una corrente attraversa i conduttori della<br />
gabbia che tramite gli anelli di cortocircuito sono collegati fra di loro.<br />
la corrente nel rotore genera un campo magnetico che gira il rotore nel<br />
senso di rotazione del campo rotante dello statore. Se il rotore raggiungesse<br />
lo stesso numero di giri del campo rotante dello statore nel rotore<br />
non si indurrebbe più tensione e dunque non verrebbe creato il momento<br />
torcente.<br />
Per questo motivo nel caso di motori asincroni il numero di giri del rotore<br />
intorno allo slip deve essere sempre più basso del numero di giri del<br />
campo rotante dello statore.<br />
Nel caso di motori in cortocircuito il rotore spesso si trova all’interno dello<br />
statore. È anche possibile metterlo fuori. I motori piccoli … (external rotor<br />
motor) vengono spesso usati. Il rotore esterno viene usato direttamente<br />
per la propulsione, p.es per la propulsione di nastri trasportatori.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
3.6.2 Motori a cortocircuito per corrente continua monofase<br />
Minos<br />
Nel caso di un motore per corrente continua monofase nasce un campo<br />
magnetico alternativo. Questo può essere diviso in due campi magnetici<br />
rotanti della stessa intensità che però agiscono in sensi di rotazione<br />
diversi.<br />
Un motore costruito in questa maniera viene chiamato motore di avviamento.<br />
Dopo l’avviamento in un senso di rotazione il campo magnetico<br />
alternativo si esercita sul motore a induzione determinando un momento<br />
torcente e facendo girare il motore continua nella direzione iniziale.<br />
In un altro tipo di motori accanto all‘avvolgimento centrale viene messo<br />
un avvolgimento ausiliario, sfalsato di 90 °, nello statore. Per creare nello<br />
statore un campo magnetico rotante è necessario uno spostamento temporale<br />
della corrente nell’avvolgimento ausiliario di fronte all’avvolgimento<br />
principale. A causa del campo magnetico rotante risultante, questi motori<br />
monofase possono avviarsi anche autonomamente.<br />
Lo spostamento di fase dell‘ avvolgimento ausiliario di fronte<br />
all’avvolgimento principale può essere raggiunto tramite condensatori,<br />
resistenza o tramite un’induttività aggiunta alla bobina ausiliaria. Visto che<br />
i motori monofase con le induttività aggiunte hanno soltanto un momento<br />
d’avviamento basso, questo tipo di costruzione viene usato raramente.<br />
Nel caso di motori capacitivi lo spostamento di fase viene creato con un<br />
<br />
di rotazione viene raggiunto cambiando la direzione della corrente nel<br />
avvolgimento secondario. Il cavo dell’avvolgimento principale non viene<br />
cambiato.<br />
Il coppia di avviamento del motore capacitivo dipende dalla grandezza<br />
del condensatore. Per ua coppia di avviamento accanto alla capacità di<br />
separazione di fase del motore viene messa in parallelo un capacitore<br />
di separazione di fase del motore che dopo l’avviamento deve essere<br />
spento perché a causa dell‘elevata capacità totale, una corrente eccessiva<br />
attraversa l’avvolgimento secondario causando il surriscaldamento.<br />
Ad ogni kWin output il capacitore di separazione di fase del motore dovrebbe<br />
presentare una potenza reattiva di 1,3 kvar. Il condensatore di<br />
avviamento dovrebbe avere un valore tre volte più alto.<br />
<br />
un avvolgimento di resistenza. Anche in questo caso, dopo l’avviamento<br />
del motore il dispositivo deve essere spento per evitare che si scaldi<br />
troppo. Successivamente il motore lavora come un motore di avviamento.<br />
129
130<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
senso Rechtslauf orario senso antiorario<br />
Linkslauf<br />
W1<br />
V2<br />
U1<br />
W2<br />
Con l’aiuto del circuito Steinemetz, i motori normali per corrente trifase<br />
possono essere azionati anche con una tensione trifase. Però il motore a<br />
corrente trifase deve essere adatto ad una tensione di 230 V per poterlo<br />
collegare a 230 V tensione trifase.<br />
Uno degli avvolgimenti del motore a corrente trifase viene collegato direttamente<br />
con la rete. Il condensatore viene inserito in maniera parallela<br />
ad uno dei altri due avvolgimenti.a seconda se l’avvolgimento segue un<br />
giro a destra o a sinistra.<br />
Visto che le correnti a causa dei singoli tratti hanno una grandezza diversa,<br />
il campo magnetico rotante risultante sarà elittico. Il motore a causa della<br />
<br />
70% del suo oputput nominale per corrente trifase. Anche la coppia di avviamento<br />
ha un‘entità dimezzata rispetto al caso della corrente alternata.<br />
La capacità richiesta dipende dalla tensione di misurazione. Nel caso di<br />
230 V dovrebbero essere calcolati circa 70 kW di output nominale del<br />
motore.<br />
W2<br />
V1<br />
U2<br />
L<br />
L N<br />
U1<br />
W1<br />
V2<br />
U2<br />
V1<br />
Immagine 58: Motore a corrente trifase collegato alla corrente alternata<br />
N<br />
W1<br />
V2<br />
U1<br />
W2<br />
W2<br />
V1<br />
U2<br />
L<br />
L N<br />
U1<br />
W1<br />
V2<br />
U2<br />
V1<br />
N
3.7 Collettore del motore<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Il collettore del lavora soprattutto in corrente continua. Però ne esistono<br />
anche versioni per corrente trifase.<br />
Il collettore vero e proprio si trova sul rotore che qui viene chiamato indotto.<br />
Consiste di molte singole striscie di rame isolate fra di loro. Ognuna di<br />
questi singole striscie è collegata con i singoli avvolgimenti dell’indotto.<br />
Il collettore è anche detto commutatore.<br />
<br />
gono<br />
pressate contro le striscie di rame del commutatore. Mentre gira<br />
l’indotto le spazzole scivolano sulle striscie di rame.<br />
La corrente elettrica dalle spazzole tramite Il commutatore arriva all‘indotto<br />
del motore. Visto che a causa del moto rotatorio dell‘armatura, le spazzole<br />
una dopo l’altra entrano in contatto con le striscie di rame, anche tutti<br />
gli avvolgimenti dell‘induttore che sono collegati con queste strisce, uno<br />
dopo l’altro vengono attraversati dalla corrente.<br />
Lo statore del commutatore viene chiamato anche telaio magnetico.<br />
<br />
<br />
<br />
perdite negli avvolgimenti sollecitati e dunque il motore ha un grado di<br />
<br />
Se i cicli di conduzione dell‘induttore vengono attraversati da una corrente,<br />
il campo magnetico che nasce si sovrappone al campo magnetico<br />
dello statore. A causa di ciò, sull‘induttore viene esercitato un momento<br />
rotante. Tramite le spazzole e il commutatore, durante il movimento<br />
rotatorio,i nodi dell’indotto vengono attraversati dalla corrente e creano<br />
un momento torcente elevato.<br />
Con un numero alto di cicli, durante la rotazione dell‘armatura viene creato<br />
un momento torcente di grandezza omogenea.<br />
Se la macchina a corrente continua è sotto carico a causa del campo<br />
magnetico dell‘armatura, tutto il campo magnetico viene spostato. Dato<br />
che le spazzole, in questo caso, non alimentano l’indotto con una corrente<br />
<br />
Lo spostamento del campo magnetico può essere evitato con un polo<br />
ausiliarioovvero avvolgimenti spostati di 90º rispetto al campo magnetico<br />
principale e disposti nello statore. I poli ausiliari vengono collegati in serie<br />
con l’indotto e dunque attraversati dalla stessa corrente.<br />
131
132<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
I collegamenti dei motori a corrente continua e dei generatori a corrente<br />
continua vengono chiamati nella stessa maniera. Dunque vengono usate<br />
le seguenti lettere.<br />
A avvolgimento dell‘armatura,<br />
B avvolgimento di commutazione,<br />
C avvolgimento di compensazione,<br />
D avvolgimento in serie,<br />
E avvolgimento di shunt,<br />
F avvolgimento con eccitazione separata.<br />
Con le cifre davanti a queste lettere vengono descritti avvolgimenti diversi.<br />
Le cifre successive segnano l’inizio dell’avvolgimento con un 1 e<br />
<br />
<br />
risulta che il motore gira a destra. Il fenomeno viene evidenziato osservando<br />
l‘onda di propulsione.<br />
Il cambiamento del senso di rotazione della propulsione avviene cambiando<br />
la direzione della corrente nell‘avvolgimento statorico. Si preferisce<br />
cambiare la direzione della corrente tramite l’indotto.<br />
Immagine 59: Nascita del momento di coppia.<br />
corrente Ankerstrom di armatura<br />
corrente Erregerstrom di<br />
eccitazione
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
3.7.1 Accoppiamenti nei motori a corrente continua<br />
A1<br />
M<br />
A2<br />
L+ L–<br />
Minos<br />
Nel caso di motori a corrente continua si distingue il campo di avviamento<br />
in riferimento alla connessione dell‘avvolgimento di indotto.<br />
Nel caso del motori in serie l’avvolgimento d’indotto è collegato in serie<br />
con l’avvolgimento dell‘armatura. Tutta la corrente che attraversa l’indotto<br />
arriva anche nell’avvolgimento d’indotto.<br />
Visto che specialmente durante l’avviamento l’amperagio è alto anche<br />
il momento d‘avviamento è alto. I motori in serie quindi hanno la coppia<br />
del rotore bloccato maggiore fra tutti i motori elettrici.<br />
Se il motore viene azionato senza carico la corrente a causa degli avvolgimenti<br />
si abbassa e il campo d‘indotto diventa più debole. In seguito<br />
il numero di giri del motore aumenta. Il motore in serie può raggiungere<br />
un numero di giri così grande da autodistruggersi (overspeed).<br />
Nel caso di motori piccoli l‘arresto viene evitato aggiungendo al motore<br />
grandi ali di ventilazione. Nel caso di un elevato numero di giri, queste<br />
ali creano un carico ulteriore. Una propulsione ad es. con cinghia piana<br />
non deve essere realizzata con motori in serie visto che se la cinghia<br />
salta dalla puleggia il motore senza più carico può andare in overspeed.<br />
motore Reihenschlussmotor<br />
con eccitazione in serie motore Nebenschlussmotor<br />
con eccitazione a magneti<br />
D1 D2<br />
1L– 1L+ 2L+<br />
2L–<br />
A1<br />
A2<br />
M<br />
F1 F2<br />
A1<br />
A2<br />
Immagine 60: Collegamenti di motori a corrente alternata<br />
L+ L–<br />
M<br />
E1 E2<br />
motore con Fremderregter eccitazione Motor separata motore Doppelschlussmotor<br />
con eccitazione composta<br />
A1<br />
A2<br />
L+ L–<br />
M<br />
E2 E1<br />
D2 D1<br />
133
134<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
I motori in serie vengono usati sopratutti in macchine a corrente, come ad<br />
es. i tram. Il vantaggio, in questo caso è anche il grande momento di avvio.<br />
Il controllo della velocità avviene con una caduta sulla resistenza in serie.<br />
Il numero di giri però dipende anche dal carico. Se il telaio magnetico<br />
del motore in serie è realizzato con lamine conduttrici, questi motori<br />
sono adatti anche alla corrente continua visto che la corrente a causa<br />
dell‘armatura e la bobina eccitata, cambiano la loro direzione in maniera<br />
sincrona.<br />
Nel caso di motori ad eccitazione separata, la corrente per la bobina<br />
viene fornita da una fonte di tensione indipendente. Anche i motori con<br />
tensione generata tramite magnete permanente sono motori ad eccita-<br />
<br />
Durante l‘avvio per regolare il numero di giri, la tensione nell’armatura<br />
viene abbassata con una resistenza (resistori in serie). Il numero di giri<br />
può essere aumentato oltre la frequenza nominale riducendo la tensione<br />
nella bobina di eccitazione.<br />
Visto che il campo magnetico nella bobina di eccitazione è indipendente<br />
dall‘armatura, il numero di giri nel caso del motore ad eccitazione separata<br />
è molto stabile anche nel caso di variazioni di carico.<br />
In assenza di variazioni della tensione all‘armatura o per la bobina di<br />
eccitazione, i motori ad eccitazione separata si comportano come motori<br />
a corrente trifase. Senza carico non possono andare in overspeed.<br />
I motori ad eccitazione separata vengono usati soprattutto per le macchine<br />
utensili. Il motivo principale è la vasta possibilità in termini di numero di giri.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Nei motori motore con rotore avvolto in derivazione, l’avvolgimento<br />
d’eccitazione è collegato in parallelo all‘armatura. Anche in questo caso,<br />
il numero di giri può essere cambiato agendo sulla tensione dell‘armatura<br />
e della bobina d’eccitazione.<br />
Il numero di giri dei motori a corrente continua, similmente ai motori ad<br />
eccitazione separata, cambia poco al variare del carico. La bobina di<br />
eccitazione, durante il funzionamento, non può essere spenta indipendentemente<br />
dall’indotto, senza causare l‘arresto del motore.<br />
Generalmente i motori che nel funzionamento a vuoto non si arrestano e<br />
il cui numero di giri nel caso di carico si abbassa di poco, vengono chiamati<br />
motori con comportamento in derivazione. Ciò riguarda soprattutto<br />
motori ad eccitazione separata, mentre per i motori a corrente continua<br />
tale denominazione viene usata soltanto raramente.<br />
Nel motore ad eccitazione composta (compound motor), oltre alla bobina<br />
d’eccitazione c‘è un’altra bobina allineata all‘armatura. Tale dispositivo<br />
ausiliario in serie serve per rafforzare il campo magnetico del avvolgimento<br />
d’eccitazione.<br />
Se l’avvolgimento ausiliario in serie è collegato in maniera tale che il suo<br />
campo magnetico ha la stessa direzione dell‘avvolgimento in derivazione,<br />
si parla di un motore ad eccitazione composta. Senza carico questo motore<br />
si comporta come un motore a corrente continua. Se il carico aumenta<br />
<br />
abbassamento maggiore che nel caso del motore a corrente continua.<br />
Al contrario si parla di un motore ad eccitazione composta inversa<br />
se l‘avvolgimento ausiliario in serie indebolisce il campo magnetico<br />
dell’avvolgimento d’eccitazione. Questo può accadere ad es. quando il<br />
senso di rotazione viene invertito.<br />
I questi motori il numero di giri aumenta nel caso di carico. Perciò un<br />
arresto del motore è possibile. Per questo motivo si evita tale tipologia<br />
di motore che viene usato soltanto in casi rari, se ad es. a causa di un<br />
carico il numero di giri non si deve abbassare.<br />
I motori ad eccitazione separata spesso hanno un avvolgimento ausiliario<br />
in serie. Il vantaggio consiste soprattutto nel momento di avvio più alto.<br />
135
136<br />
Minos<br />
3.7.2 Motori universali<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Nel caso di motori in serie, la corrente attraversa l’avvolgimento<br />
d’eccitazione e l’avvolgimento d’indotto. Se la direzione della corrente<br />
viene cambiata, tutt’e due i campi magnetici vengono commutati nello<br />
stesso momento e il momento di corrente alternata continua ad avere<br />
<br />
corrente continua e corrente trifase.<br />
Però per tener basse le perdite per le correnti parassite, durante il<br />
servizio, il rotore e lo statore del motore devono essere fatti in lamiera.<br />
L‘autoinduzione dell’avvolgimento d’eccitazione limita la corrente. A causa<br />
di ciò anche la resa del motore, il numero di giri e il momento di avvio<br />
si abbassano. Il numero degli avvolgimenti delle bobine d’eccitazione<br />
in durante il funzionamento deve essere più basso che con corrente<br />
continua.<br />
Motori del tipo descritto vengono chiamati motori universali. Essi vengono<br />
prodotti soprattutto per il funzionamento con corrente alternata.<br />
I motori universali funzionano in serie con momento di avviamento molto<br />
elevato. Nel funzionamento a vuoto si arrestano. Tale reazione si evita<br />
canismo<br />
o un ventilatore.<br />
Tali dispositivi vengono usati soprattutto in piccoli utensili elettrici come<br />
ad es. un trapano o in elettrodomemestici come le aspirapolvere .<br />
La loro resa massima è di 1,5 kW.<br />
La limitazione a piccole rese è causata anche dal fatto che con i motori<br />
universali viene messa sotto carico soltanto una fase della rete di corrente<br />
alternata. Nel caso dei treni invece vengono usati motori in serie a<br />
corrente alternata con rese di alcune centinaia di kW.<br />
Il controllo della velocità avviene con delle resistenze in serie. Nel caso<br />
di utensili elettrici viene usata anche un controllo con angolo di fase.<br />
<br />
usati dei capacitori anti intreferenza che reprimono le interferencedeterminate<br />
dagli impulsi ad alta frequenza.<br />
<br />
sul collettore sono montate tre spazzole, sfalsate di 120°. Questi tipi di<br />
motori sono però poco utilizzati.
3.7.3 Guasti dei motori a collettore<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Visto che i motori a collettore sono costruiti in maniera molto più complessa<br />
che ad es. i motori trifase con rotore in corto circuito, ci può essere<br />
anche un numero maggiore di guasti. Attenzione particolare deve essere<br />
dedicata al fenomeno dello scintillamento delle spazzole.<br />
Nel caso di commutatori azionati con corrente continua tale fenomeno<br />
non sussiste. Con corrente trifase, invece, l‘entità del fenomeno è debole.<br />
Normalmente lo scintillamento delle spazzole è un segno che le spazzole<br />
o il collettore sono in un cattivo stato. Le spazzole in particolare, sono da<br />
controllare e probabilmente da pulire o molare.<br />
<br />
essere collegamenti tra i singoli fogli del collettore.<br />
Se spazzole troppo dure causano un cortocircuito è necessario utilizzare<br />
fogli del commutaore più morbidi.<br />
<br />
spazzole troppo bassa. La pressione sulla spazzola si può aumentare<br />
cambiando la forza elastica.<br />
Lo scintillamento, inoltre, può essere un segno della presenza di sporcizia<br />
tra le lamelle del collettore. In questo caso il collettore è da pulire o da<br />
spegnere nell‘ipotesi di un collettore non tondo.<br />
Altre cause di scintillamento sono:<br />
- carico eccessivo; in questi casi il carico deve essere ridotto o bisogna<br />
usare un motore più robusto.<br />
<br />
polarità ed eventualmente cambiarla.<br />
- posizione sbagliata delle spazzole. La posizione deve, se possibile,<br />
essere cambiata.<br />
L‘essesso di carico o la tensione troppo bassa possono determinare un<br />
<br />
sul collettore. Le cause di surriscaldamento devono essere eliminate.<br />
Un eccessivo numero di giri, inoltre potrebbe indurre la rottura del motore.<br />
137
138<br />
Minos<br />
3.8 Altri motori<br />
3.8.1 Motori sincroni<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
I motori sincroni vengono chiamati anche rotori magnetici, visto che nel<br />
rotore si trova un magnete permanente o un magnete elettrico. Nei motori<br />
sincroni per corrente trifase si preferisce inserire magneti permanenti.<br />
Per l’alimentazione degli magneti elettrici sono necessari anelli collettori<br />
all’indotto.<br />
La corrente trifase e gli avvolgimenti dello statore generano un campo<br />
<br />
nel rotore.<br />
Se il rotore è fermo e il campo rotante viene acceso il rotore non può<br />
seguire il campo. Se invece si gira il rotore, questo viene attratto dal<br />
campo. In questo caso il rotore raggiunge lo stresso numero di giri del<br />
campo rotante.<br />
Per avviare il motore sincrono la frequenza del campo magnetico rotante<br />
deve essere aumentata lentamente da 0 Hz a 50 Hz. Per farlo è necessaria<br />
un aiuto in avviamento.<br />
Se nel rotore si trova un avvolgimento a gabbia, il motore all’inizio parte<br />
come un motore asincrono. L’avvolgimento all‘armatura indotto durante<br />
l’avviamento deve essere limitato da una resistenza che agisca sulle<br />
tensioni indotte nell’avvolgimento stesso.<br />
Quando il rotore nel funzionamento asincrono ha quasi raggiunto il<br />
numero di giri del campo rotante, la corrente di eccitazione per l’indotto<br />
viene erogata.<br />
L’avvolgimento a gabbia evita inoltre che il rotore oscilli nel caso di carichi<br />
variabili, e perciò viene chiamato avvolgimento smorzatore che è<br />
particolarmente utilizzato nei motori sincroni di grandi dimensioni.<br />
Durante il funzionamento l’indotto mantiene stabile il numero di giri del<br />
campo rotante, anche sotto carico. Tuttavia, nel caso di carichi grandi,<br />
l’indotto si colloca dietro il campo rotante sfalsato del cosiddetto angolo<br />
di carico. Tale angolo si annulla nell‘ipotesi di assenza di carico.<br />
Sotto carico,inoltre, il momento rotante del motore tende ad aumentare.<br />
Se il motore è a due poli, il massimo viene raggiunto con un angolo di<br />
carico di 90°. Questo valore viene chiamato momento di beccheggio.<br />
Nell‘ipotesi di ulteriore aumento del carico, il momento torcente si abbassa<br />
e senza gabbia il motore si ferma.<br />
<br />
momento di beccheggio
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Nel caso di motori sincroni la corrente di eccitazione durante il funzionamento<br />
può essere più debole o più forte. Se la corrente è debole, anche<br />
la tensione indotta è più bassa della tensione della rete. A causa di ciò il<br />
motore sincrono prende potenza reattiva dalla rete.<br />
Nel caso di corrente forte, il motore sincrono è sovraeccitato. Questa<br />
circostanza implica che la potenza reattiva induttiva viene immessa nella<br />
rete. Il motore sincrono in questo caso ha un carico capacitivo.<br />
Motori sincroni di grandi dimensioni vengono azionati parzialmente<br />
senza carico, ma anche sovraeccitati. In base alla loro funzione vengono<br />
chiamati anche macchine di spostamento di fase.<br />
I „motori a poli schermati“ sono motori sincroni per corrente monofase<br />
e corrente alternata. Nel rotore si trovano magneti permanenti con due<br />
o quattro poli. Lo statore ha lo stesso numero di poli del rotore. Dopo<br />
l’avviamento, il rotore gira con lo stesso numero di giri del campo rotante.<br />
Anche con un numero basso di poli, il numero di giri è abbastanza alto.<br />
Questi motori perciò vengono chiamati anche motori a poli schermati<br />
veloci.<br />
<br />
esistono tipologie di motore con rotori sia interni che esterni. La potenza<br />
<br />
quale il loro utilizzo è adatto per orologi e strumenti di misura .<br />
I motori condensatori che lavorano come motori sincroni hanno un elevato<br />
numero di giri. Essi presentano due o quattro poli e sono dotati di<br />
un meccanismo per la riduzione del numero dei giri.<br />
Tramite il condensatore viene creato uno spostamento di fase della corrente<br />
nel secondo avvolgimento dello statore generando così un campo<br />
magnetico rotante. In base al circuito del condensatore, prima di uno<br />
dei due avvolgimenti, viene effettuato un giro in senso orario o nell’altra<br />
direzione.<br />
Il momento di avviamento è normalmente abbastanza basso, come<br />
nei motori sincroni. I rotori dei motori condensatori come i motori a poli<br />
schermati, possono essere interni o esterni. In particolare, in relazione<br />
al loro campo rotante, i motori condensatori sono più uniformi e hanno<br />
<br />
Stante la resa paragonabile, dunque, i motori condensatori sono sempre<br />
di piccole dimensioni.<br />
139
140<br />
Minos<br />
3.8.2 Motore multifase<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
I motori multifase nel rotore hanno un magnete permanente. La guida<br />
viene eseguita tramite impulsi di corrente continua - rettangolari. Con<br />
ogni impulso il rotore si gira un passo avanti. Se i passi si susseguono<br />
velocemente l’uno dopo l’altro, il motore multifase ha un movimento di giri<br />
ininterrotto. Il giro che il rotore fa in seguito a un impulso viene chiamato<br />
angolo di base del motore. Il numero dei passi dipende dal numero degli<br />
<br />
Il motore multifase si distingue in motori a uno, a due o a cinque sezioni.<br />
Gli avvolgimenti di ogni tratto possono essere unipolari o bipolari. Per<br />
invertire il campo magnetico nel caso dell‘ avvolgimento unipolare basta<br />
un‘alterazione dello stato dell‘interruttore unipolare; per un avvolgimento<br />
bipolare sono necessarie invece alterationi di interruttore bipolari.<br />
La selezione dei motori multifase non avviene nè con interruttori meccanici<br />
nè elettromeccanici, ma con speciali circuiti di innesco che contengono<br />
una microcomputre con un generatore d‘impulsi a tempo.<br />
I motori possono creare un campo rotante in soltanto in una direzione.<br />
Un cambiamento della direzione dei giri non è possibile. Nel caso dei<br />
motori a due e cinque sezioni, un cambiamento della direzione dei giri è<br />
possibile con un diverso ordine di innesco delle singole bobine.<br />
Il movimento in avanti del rotore, in corrispondenza dell‘angolo di base,<br />
dopo il cambiamento della selezione, viene chiamato passo a modalità<br />
completa. Viceversa si parla di passo a modalità parziale se il motore<br />
gira di un angolo di base dimezzato.<br />
Inoltre esiste un passo a modalità micro nel quale attraverso diversi amperaggi,<br />
l‘intero angolo di base del motore viene suddiviso in diversi passi.<br />
La grandezza dell‘ angolo di base del motore dipende dal numero dei<br />
poli, dal numero dei tratti e dalla modalità di funzionamento (angolo di<br />
base completo o dimezzato).<br />
Angolo di base del motore tipici si trovano nell’intervallo fra 1,8° e 45º.<br />
<br />
a giro.<br />
Il numero di giri dipende, quindi, dall‘angolo di base del motore e dalla<br />
frequenza con la quale i singoli avvolgimenti vengonoeffettuati (serie di<br />
connessioni).
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
I motori a passi con disco magnetico hanno un rotore che consiste di<br />
un sottile disco di un magnete permanete. La massa del rotore è molto<br />
bassa cosicchè il motore può cambiare direzione velocemente.<br />
Nel caso di motori multifase con grandi angoli di base (da circa 7,5 º), lo<br />
<br />
che i poli delle due bobime statoriche cambiano uno dopo l’altro. Il rotore<br />
ha lo stesso numero di poli.<br />
I motori multifase con il principio monopolare hanno un numero di poli più<br />
alto dei motori multifase con il principio di poli variabili. Per essi risultano<br />
quindi degli angoli di base più bassi.<br />
Il rotore consiste di due singole ruote,i poli salienti del rotore, che fuori<br />
hanno denti. I poli salienti del rotore sono sfalsati di mezzo dente. Se lo<br />
statore non viene attraversato dalla corrente il rotore è in posizione di<br />
arresto.<br />
Per consentire il passaggio della corrente nei singoli avvolgimenti del<br />
<br />
tato<br />
un solo avvolgimento, nel caso dicomando a due sezioni, vengono<br />
sollecitati due avvolgimenti simultaneamente.<br />
Il conteggio dei singoli contatti, così come il corretto ordine di avvolgimento<br />
nel circuito è regolato da un microcontroller (driver).<br />
Per garantire che il motore sotto carico possa essere avviato senza errori,<br />
la coppia massima di avviamento non va superata. L‘accelerazione (in<br />
termini di numero di giri desiderato) deve avvenire lentamente in particolare<br />
nella rampa di accelerazione e decelerazione.<br />
Nel caso del motore multifase, il carico massimo durante il servizio viene<br />
chiamata coppia a pieno carico. Ad un carico di notevole entità corrisponde<br />
un grande angolo di carico che determina la rotazione dell‘indotto.<br />
L‘angolo di carico può raggiungere al massimo l‘ampiezza corrispondente<br />
a un passo.<br />
I motori multifase hanno un basso rendimento sebbene esistano mec-<br />
<br />
motori multifase vengono usati ad es. nelle stampanti o per gli attuatori.<br />
141
142<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
3.9 Controllo e regolazione di motori a campo rotante<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
PE<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
L‘accensione di un motore spento implica un numero di giri tale da azionare<br />
il motore. Questo processo viene chiamato anche mettere in moto.<br />
I motori piccoli si accendono direttamente con interruttore o indirettamente<br />
con i relè.<br />
I commutatori a camme azionati sono azionati in maniera manuale: i<br />
singoli contatti vengono aperti o chiusi tramite interruttori. La posizione<br />
di chiusura dei contatti è tabellata.<br />
I contattori azionati in maniera elettromagnetica possono essere azionati<br />
anche con corrente continua o trifase. Per il circuito principale normalmente<br />
ci sono tre contatti. Eventuali contatti ulteriori vengono chiamati<br />
contatti ausiliari che consentono la commutazione dei circuiti di comando.<br />
I contattori statici sono dei semiconduttori che lavorano senza movimentazione<br />
meccanica. Durante il funzionamento essi lavorano silenzionamente<br />
ma determinano temperature maggiori dei contattori elettromagnetici e<br />
non sono adatti a separare il carico dalla rete.<br />
La loro resistenza quando i contatti sono chiusi è minore di quando gli<br />
stessi sono aperti.<br />
A B C D E F<br />
U<br />
V<br />
W<br />
M<br />
3 ˜<br />
<br />
PE<br />
elementi<br />
di Schaltcomandoglied A<br />
B<br />
C<br />
D<br />
E<br />
F<br />
Schaltstellung<br />
L 0 R<br />
Schaltglied offen<br />
Schaltglied geschlossen
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Quando i motori elettrici vengono accesi assorbono una considerevole<br />
quantità di corrente d’inserzione. Notevole è anche la corrente<br />
d’avviamento per ilraggiungimento del numero di giri necessario<br />
all‘accensione.<br />
Per evitare che in una rete pubblica si abbassi la tensione o che vengano<br />
azionati sistemi di protezione per sovraccarichi, la corrente d’avviamento<br />
<br />
tecniche di collegamento della rete locale.<br />
I motori che hanno una corrente d’avviamento non superiore ai 60 A,<br />
possono essere accesi direttamente. I motori per corrente alternata<br />
rente<br />
alternata con corrente d’avviamento sotto i 60 A hanno una potenza<br />
<br />
Per motori più grandi è necessario una rotazione anodica di avvio. Questi<br />
motori raggiungono lo stato di servizio in più passi e quindi la corrente<br />
d’avviamento può essere limitata eventualmente con l‘ausilio di una<br />
ulteriore resistenza.<br />
L‘apparecchio in cui è inserita la resistenza viene chiamato starter. Se è<br />
inserita anche una protezione contro il sovraccarico di corrente, tutto il<br />
dispositivo viene chiamato motore starter.<br />
3.9.1 Circuito starter per motori a corrente alternata<br />
Nel caso di motori a corrente alternata, il rotore è in cortocircuito e la<br />
rante<br />
l’avviamento perciò viene abbassata la tensione con conseguente<br />
decremento della corrente d’inserzionee del momento torcente.<br />
<br />
connessione avviamento stella-triangolo. Per realizzarla, il motore deve<br />
essere adatto alla connessione a triangolo con 400 V.<br />
Quando si accende il motore, le bobine vengono collegate a stella. Ad<br />
ogni bobina, quindi, rimane una tensione di soltanto 230 V cui corrisponde<br />
un momento d’avviamento pari a un terzo del momento torcente<br />
nella connessione a trinagolo.<br />
La connessione a stella-triangolo perciò va usata soltanto quando il<br />
motore può essere avviato gradualmente.<br />
Quando è stato raggiunto il numero di giri di regime le bobine vengono<br />
collegate in modalità a triangolo, cui corrisponde una tensione di 400 V<br />
per ogni bobina e il motore raggiunge il pieno momento torcente.<br />
143
144<br />
Minos<br />
L3<br />
W<br />
L1<br />
U<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
230 V<br />
V<br />
L2<br />
avvio Anlauf<br />
operazione<br />
Betrieb<br />
Immagine 62: Connessione a stella-triangolo<br />
Il passaggio dalla connessione a stella alla connessione a triangolo può<br />
avvenire m o con interruttori a camme. Se però si continua ad azionare<br />
un motore nella connessione a stella, le bobine saranno attraversate<br />
da correnti di entità maggiore di quella consentita. Il motore viene cioè<br />
sovracaricato e gli avvolgimenti si fulminano.<br />
Nel caso di uso del relè è necessario un relè di rete per fornire la tensione<br />
la tensione e due relè, rispettivamente a stella e a triangolo, perle due<br />
modalità di commutazione . Durante l’avviamento del motore, accanto al<br />
releè di rete, viene commutato anche il relè a stella. Il relé a stella dopo<br />
un periodo di tempo predeterminato viene spento con un dispositivo<br />
appositamente previsto e subeentra il relè a triangolo.in un sistema di<br />
commutazione automatica.<br />
Un’altra possibilità per limitare la corrente elettrica in fase di avviamento<br />
è l’uso di reattori. Questi dispositivi vengono commutati come resistenze<br />
con induzione di cortocircuito.<br />
Quando il motore raggiunge il numero di giri, si alza la tensione e il relé<br />
può commutare e superare i reattori.<br />
<br />
W<br />
L3<br />
L1<br />
U<br />
L2<br />
V<br />
400 V
L1<br />
L2<br />
L3<br />
PE<br />
K1<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Immagine 63: Avvio di valvola a farfalla e avvio di resistenza<br />
M<br />
3 ˜<br />
PE<br />
Minos<br />
<br />
essere usati resistenze addizionali. Questi tipi di connessione spesso<br />
vengono usati se i motori sono commutati a stella e in questo caso vengono<br />
chiamati avviatori a punto neutro. Quando il motore viene avviato<br />
le resistenze sono però soggette a surriscaldamento.<br />
Nei motori piccoli che potrebbero essere avviati direttamente, qualche<br />
volta viene inserita una resistenza in un conduttore della linea di allacciamento<br />
che viene superata al termine della fase di avviamento.<br />
L’avviamento degli motori con la resistenza è più graduale. Dunque questo<br />
circuito viene chiamato indotto in cortocircuito di avviamento graduale.<br />
<br />
Una variante con alti costi d’acquisto è l’uso di trasformatori d’avviamento.<br />
In questo caso durante l’avviamento del motore viene abbassata la tensionecon<br />
l‘ausilio di trasformatori d’avviamento per motori di corrente<br />
alternata con indotto in cortocircuito.<br />
In questo caso la resa è minore di 15 kW.<br />
F1<br />
S1 S1<br />
M1<br />
U1 V1 W1<br />
U2 V2 W2<br />
L1<br />
L2<br />
L3<br />
PE<br />
F1<br />
M1<br />
R1<br />
M<br />
3 ˜<br />
PE<br />
145
146<br />
Minos<br />
U, I<br />
U, I<br />
U, I<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Gli avviatori elettrici evitano l‘inserimento di resistori addizionali nel motore.<br />
Assorbendo un‘aliquota consistente di potenza, questi dispositivi non<br />
sono economici, soprattutto se utilizzati per lunghi periodi.<br />
Gli aviatori elettrici determinano un abbassamento della tensione dato<br />
<br />
della tensione sinusoidale.<br />
<br />
l’andamento della tensione sinusoidale.Il controllo dell‘angolo di fase, nella<br />
prima parte caratterizzata da tensione alternata sinusoidaledetermina<br />
l‘assenza di passaggi di corrente nel motore. Soltanto dopo un arco di<br />
tempo, il resto della curva sinusoidale viene lasciato libero. La tensione<br />
<br />
Nel caso del regolazione di taglio in fase discendente, l’inizio della curva<br />
sinusoidale rimane originale. In questo caso la tensione risultante viene<br />
<br />
per lo zero della curva sinusoidale.<br />
Il settore di controllo è una combinazione di angolo di fase e Abschnittsteuerung.<br />
La parte intermedia della curva sinusoidale rimane inalterata.<br />
La sua ampiezza viene indicata come tensione risultante.<br />
regolazione di taglio, fase ascendente<br />
Anschnittsteuerung<br />
Abschnittsteuerung<br />
regolazione di taglio, fase discendente<br />
regolazione di taglio, segmento<br />
Sektorsteuerung<br />
Immagine 64: Regolazione di taglio in fase ascendente, discendente e a segmento<br />
t<br />
t<br />
t
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
In aviatori elettrici vengono usati i triodes o triacs caratterizzati da<br />
un‘elevata resistenza prima dell‘ accensione che determina una decrescita<br />
della corrente verso lo zero.<br />
Dopo la regolazione, i triacs in fase di l’accensione non oppongono<br />
<br />
relativamente bassa.<br />
L’aviatore elettrico del motore consiste di un organo di comando e di un<br />
organo di potenza. Nell‘organo di comando si trova l’unità di comando<br />
che fornisce gli impulsi d’accensione per gli elementi che si trovano nell‘<br />
organo di potenza.<br />
Nell‘organo di potenza in fase sono inseriti due triac in parallelo, ma in<br />
direzione opposta. Gli aviatori di motori anche con corrente trifase possono<br />
utilizzare due o tre fasi. In quest‘ultimo caso sono necessari due<br />
ristori e più triac.<br />
Un altro campo d‘applicazione degli aviatori è l’avviamento graduale di<br />
motori. In questo caso con il controllo dell‘angolo di fase la tensione del<br />
motore viene innalzata dal 40% al 100 %. L‘intervallo di tempo in cui si<br />
<br />
tempo di rampa più veloce è l‘avviamento del motore.<br />
Una limitazione di corrente abinata all‘ausilio degli aviatori, determinano la<br />
limitazione della corrente d’avviamento. In questo caso la tensione viene<br />
aumentata ma sempre entre un certo limite della corrente di avviamento.<br />
In questo modo, tuttavia, il tempo d’avviamento te nde ad aumentare.<br />
Gli aviatori di motori elettrici possono avere anche la funzione di lento<br />
spegnimento del motore. Abbassando lentamente la tensione dal 100 %<br />
al 40 % viene abbassato anche il numero di giri.<br />
Con la funzione di risparmio energetico degli aviatori, la tensione, nel<br />
caso di motori che non devono essere caricati a pieno, viene abbassata.<br />
Uno svantaggio degli aviatori elettrici è la mancanza di una separazione<br />
totale tra motore e rete. Per questo motivo è necessario un interruttore<br />
che determini l‘apertura dei contatti ove necessario, come nelle situazioni<br />
di emergenza.<br />
Nel caso di grandi aviatori di motori occorre prestare particolare attenzione<br />
alle le perdite sottoforma di calore. I dispositivi attualmente utilizzati, in<br />
base alla loro forma, sono dotati di un radiatore con alette. Il calore che<br />
si sviluppa ad es. in un armadio di distribuzione deve essere fatto uscire.<br />
147
148<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
3.9.2 Localizzazione e direzionamento di commutatori<br />
I motori a corrente continua di piccole dimensioni e in serie non possono<br />
essere accesi direttamente. Nel caso di motori più grandi l‘accensione è<br />
subordinata all‘abbassamento della tensione determinato dall‘utilizzo di<br />
resistenze. Le bobine di impedenza e i trasformatori non possono essere<br />
invece utilizzati data l‘assenza di tensione alternata.<br />
Spesso dalla tensione continua si passa alla tensione alternatacon l‘ausilio<br />
di triac che sostituiscono i normali diodi.<br />
I triac come i diodi bloccano la corrente in una direzione. Il passaggio<br />
della corrente è consentito solo dopo un innesco generato da impulsi a<br />
comando.<br />
<br />
la tensione alternata viene ridotta di un‘entità maggiore o minore. La distanza<br />
tra innesto e il punto di passaggio per lo 0, viene chiamato angolo<br />
d’innesto. Tale angolo può variare fra 5 ° e 180 º.<br />
I triac, in teoria, possono essere usati in tutti i circuiti a per il raddrizza-<br />
<br />
vengono usati soprattutto i circuiti a ponte.<br />
Se tutti i diodi di un circuito a ponte vengono sostituti con triac, questo<br />
viene chiamato circuito a ponte a pieno comando. Tali sistemi sono necessari<br />
se il motore deve lavorare anche come freno e ridare corrente<br />
alla rete.<br />
Nel maggior numero dei casi vengono usati circuiti a ponte parzialmente<br />
comandati. In questi casi veine sostituito soltanto un diodo con un triac.<br />
Collegando un motore a corrente continua con la rete trifase di corrente<br />
<br />
Nei motori con eccitazione in serie alimentati in corrente continua la<br />
corrente viene controllata con un dispositico che apre e chiude il ciruito<br />
per un breve tempo e livellata con l’ausilio di un’induttanza.<br />
Maggiore è il tempo di accensione, più alta è la tensione. Questa moda-<br />
<br />
perdite più basse dell‘eventuale utilizzo di resistenze.
Immagine 65: Ponte circuito half-controllato<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Per avviare un motore a corrente continua e ad eccitazione separata quasi<br />
sempre viene usato un aviatore. All‘accensione, la tensione d’eccitazione<br />
è già a regime, mentre la tensione d’indotto è ancora bassa.<br />
Con una resistenza regolabile, la tensione d’indotto si abbassa in maniera<br />
molto agevole.<br />
Spesso l’alimentazione di tali motori avviene con l’aiuto di un raddrizzatore<br />
dalla rete di corrente trifase. In questo caso i raddrizzatori devono<br />
essere capaci di abbassare la tensione d’indotto utilizzando il controllo<br />
dell‘angolo di fase o l‘ Abschnittssteuerung.<br />
I motori universali spesso possono essere accesi direttamente visto che<br />
si tratta prevalentemente di motori piccoli. Per un avviamento graduale,<br />
la tensione può essere abbassata con una bobina di impedenza.<br />
<br />
dall‘angolo di fase o l‘ Abschnittssteuerung.<br />
Gli interruttore a reostato (dimmer) hanno la stessa modalità di funzionamento<br />
e sono adatti a motori per i quali è stata eseguita anche la<br />
regolazione dei giri.<br />
2D2 2D1<br />
L1 L2 L3<br />
D1 Q1<br />
D2 Q2<br />
D3 Q3<br />
M A1<br />
A2<br />
M1<br />
1D2 1D1<br />
149
150<br />
Minos<br />
3.10 Protezione del motore<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
I motori elettrici possono comunque sopportare un certo sovraccarico.<br />
Se il sovraccarico però dura troppo o è troppo alto gli avvolgimenti si<br />
surriscaldano e possono essere danneggiati determinando il fulminamento<br />
del motore.<br />
Con i fusibili normali, la protezione del motore dal sovraccarico non è<br />
possibile. I fusibili sono prodotti per un‘alta corrente d’inserzione e dunque<br />
non reagiscono ad un eventuale sovraccarico.<br />
Sono utilizzati come dispositivi per la sicurezza dei motori, anche le lamiere<br />
bimetalliche. L‘ assorbimento elevato di corrente determina il riscaldamento<br />
e il cambiamento di forma del bimetallo. I contatti si aprono e il<br />
motore viene spento. Tale fenomeno viene chiamato disgiunzione termica.<br />
Il riscaldamento delle lamiere di bimetallo ha bisogno di un certo tempo.<br />
Nel caso dei interruttori salvamotore con bimetallo questo ritardo è desiderato<br />
per evitare reazioni indesiderate nell‘ipotesi di innalzamento della<br />
corrente durante l’accensione o durante un breve sovraccarico.<br />
Tali dispositivi non garantiscono la protezione del motore durante un<br />
cortocircuito del motore. In tale frangente è previsto l‘utilizzo di fusibili.<br />
Alcuni interruttori, oltre alla lamiera di bimetallo, hanno un sistema di<br />
sicurezza basato su scatto istantaneo che consiste di una bobina con<br />
indotto. Nel caso di correnti troppo alte con movimenti dell’indotto, i contatti<br />
fondono determinando lo spegnimento del motore.<br />
L’interruttore termico e l’interruttore a scatto istantaneo vengono allineati.<br />
L’interruttore termico, che è meno sensibile, viene regolato sulla corrente<br />
di dimensionamento del motore. L’interruttore a scatto istantaneo elet-<br />
<br />
reagisce nel caso di cortocircuiti.<br />
La presenza di archi elettrici durante un cortocircuito può aggirare il<br />
sistema salvamotore, superando i contatti aperti.<br />
Per questo motivo anche nell‘ipotesi di utilizzo di interruttori salvamotori<br />
deve essere usato un certo numero di fusibili.<br />
Gli interruttori salvamotori vengono usati soprattutto nei motori di piccole<br />
e medie dimensioni. Per essi possono generarsi dei guasti data l‘assenza<br />
di monitoraggio della temperatura di avvolgimento.<br />
Così ad es. nel caso di raffreddamento del trigger termico si possono
L1<br />
L2<br />
L3<br />
PE<br />
Immagine 66: Relè di protezione del motore<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
M<br />
3 ˜<br />
Minos<br />
La sorveglianza diretta della temperatura dell’avvolgimenti avviene con<br />
conduttori a freddo che si trovano direttamente sugli avvolgimenti dei<br />
motori. Se la temperatura degli avvolgimenti è troppo alta la resistenza<br />
dei conduttori a freddo aumenta.<br />
A causa dell‘aumento di resistenza del conduttore a freddo, un relè si<br />
abbassa e tramite un altro relé viene spento il motore. Il monitoraggio<br />
della temperatura dei avvolgimenti dunque è legata ad un dispositivo a<br />
elevata sicurezza.<br />
In linea di massima nel caso di salvamotori si distingue se dopo il riscaldamento<br />
il motore viene acceso da solo o se esiste una barra di<br />
reinserimento. In questo caso l‘operazione è manuale.<br />
E‘possibile anche un‘operazione parzialmente manuale e parzialmente<br />
automatica.<br />
K1<br />
B1<br />
F1<br />
M1<br />
PE<br />
L<br />
N<br />
K1<br />
F2<br />
S1<br />
S2<br />
B1<br />
K1<br />
151
152<br />
Minos<br />
3.10.1 Classi di isolamento<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Durante il funzionamento, le macchine elettriche si riscaldano a causa<br />
<br />
calore nell’ambiente non determina una condizione di equilibrio termico.<br />
a seconda degli isolanti usati nella macchina non vanno superate le<br />
temperature permanenti massime.<br />
Per macchine le elettriche valgono le seguenti classi di isolanti e temperature<br />
massime:<br />
Y 90° ( ad es. plastiche di conduttori)<br />
A 105 ° (ad es. smalti della classe A per avvolgimenti)<br />
E 120 ° (ad es. carta compressa di pezzi pressati)<br />
B 130 ° (ad es. prodotti a mica per pezzi pressati)<br />
<br />
stenti<br />
al caldo)<br />
C > 180° (ad es. porcellana per isolanti)<br />
Si chiama incremento limite di temperatura la massima differenza di<br />
cata<br />
in gradi Kelvin. Nel caso di raffredddamento ad aria si suppone una<br />
<br />
L‘incremento limite di temperatura degli avvolgimenti varia da circa 70K<br />
-<br />
<br />
paragone: L‘incremento limite di temperatura di cuscinetti lisci o cuscinetti<br />
a rotolamento si trova tra 45 e 65 K.
3.10.2 Modalità di lavoro<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Il riscaldamento di una macchina dipende anche dal tempo di funzionamento.<br />
Se tale periodo è breve, la macchina, anche se molto caricata,<br />
può avere un aumento di temperatura più basso rispetto al caso in cui il<br />
tempo di funzionamento è prolungato e il carico è minimo.<br />
<br />
nominali. Le condizioni di azionamento di una macchina sono indicate<br />
sotto.<br />
Durante il regime continuo S1 la macchina con il suo carico nominale<br />
massimo viene azionata in modo permanente senza che venga superata<br />
la temperatura limite. Se sulla targa delle istruzioni della macchina non c`è<br />
una indicazione diffrente, la macchina può lavorare a regime continuo.<br />
Per il breve periodo, il carico nominale massimo della macchina a regime<br />
è basso se lo si paragona con quello della macchina è spenta, pertanto, la<br />
temperatura massima non viene raggiunta. In tale frangente la macchina<br />
<br />
periodo se il funzionamento non supera 10, 30, 60 o 90 minuti e deve<br />
essere indicato sulla targa delle istruzioni.<br />
Il servizio d’arresto S4 tiene conto dell‘eventule elevata frequenza di<br />
accensione o dell‘elevata lunghezza del processo d’avviamento. In tale<br />
fase viene indicato inoltre il momento di inerzia del motore e il momento<br />
di inerzia massimo possibile per il carico.<br />
Sulla targa delle istruzioni deve inoltre essere indicata l‘entità del calore<br />
generato in questa fase (Aussetzbetrieb).<br />
Le altre modalità di funzionamento si riferiscono a casi di funzionamento<br />
ininterrotto del motore, anche non sotto carico.<br />
La modalità du funzionamento S6 indica l‘intervallo di tempo massimo<br />
in cui il motore, nell’arco di unturno, può lavorare sotto carico.<br />
La modalità du funzionamento S7 tiene conto del riscaldamento durante<br />
la frenatura elettrica.<br />
Se un motore lavora con diverse velocità la massima durata d’inserzione<br />
viene indicata con la modalità di funzionamento S8. La modalità du funzionamento<br />
S9 invece considera i cambiamenti di entità del carico e del<br />
numero di giri. Vengono valutate cioè le punte di carico che superano la<br />
potenza nominale.<br />
153
154<br />
Minos<br />
3.11 Sicurezza di funzionamento<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Per evitare incidenti, i lavori ad impianti elettrici devono essere eseguiti<br />
in assenza di tensione. Sono permesse alcune eccezioni.<br />
In relazione al livello di complessità si distingue tra lavori profani o specializzati<br />
.<br />
<br />
Un lavoratore specializzato deve aver avuto una formazione professionale<br />
in ambito elettrotecnico. Inoltre uno specialista oltre ad esercitare da tem-<br />
<br />
<br />
Per disconnettersi dalla rete è necessaria la separazione dell’impianto da<br />
tutti i conduttori sotto tensione. Conduttori collegati a terra non rientrano<br />
tra questi. Nel caso di tensioni sopra 1 kV devono essere evidenziati<br />
punti di separazione visibile.<br />
Per la disconnessione è responsabile la persona sorvegliante. Prima<br />
connessione<br />
è avenuta correttamente.<br />
Dopo la disconnessione occorre evitare che qualche conduttore sia<br />
collegato nuovamente con la rete. Ciò può essere garantito eliminando<br />
i fusibili e fornendo un cartello di indicazione in merito.<br />
<br />
da tensione e quindi tutti i circuiti sono stati eliminati. La prova l‘assenza<br />
di tensioni di alimentazione va effettuata al punto di innesto dell‘utenza<br />
e non solo all‘interruttore generale.<br />
cuitare<br />
e da collegare a terra nella fase 4. L’impianto necessario per tale<br />
fase deve essere collegato prima con la terra e poi con l’impianto.<br />
Nell‘ultima fase le parti sotto tensione devono essere coperteper evitare<br />
l‘eventuale contatto. Questo passo, come il precedente, aumenta i limiti<br />
di sicurezza.
3.11.1 Misure di protezione<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
Minos<br />
Per riaccendere l’impianto questi cinque passi sono da svolgere in successione<br />
diversa. La tensione va accesa soltanto quando l’approvazione<br />
del posto di lavoro è stata assicurata.<br />
Per risparmiare costi è possibile anche il lavoro sotto tensione. A causa<br />
dei pericoli legati a ciò sono da rispettare misure di sicurezza speciali.<br />
Questi lavori devono essere eseguiti soltanto da persone con una formazione<br />
speciale.<br />
Per evitare accidenti con energia elettrica parti dell’impianto sotto tensione<br />
non vanno toccati. Si divide fra il contatto diretto bipolare, durante<br />
il quale la corrente attraversa un conduttore, il corpo e poi un altro conduttore;<br />
e il contatto unipolare. In questo caso la corrente attraversa il<br />
corpo arrivando in terra.<br />
In teoria il tocco unipolare è così pericoloso come il tocco bipolare. Soltanto<br />
se la persona che tocca è isolata verso la terra non c’ è pericolo.<br />
Questo può essere il caso nei campi di prova o lavorando su potenziale<br />
nel caso di elettrodotti ad alta tensione.<br />
Una protezione dal contatto diretto accade con l’isolazione di parti sotto<br />
tensione o tramite la copertura di questi pezzi. Tramite ostacoli va evitato<br />
un contatto casuale.<br />
Si chiama contatto indiretto se a causa di uno sbaglio di isolamento le<br />
parti che di solito non sono sotto tensione la conducono.<br />
Un altro mezzo protettivo sono protettori dalla corrente di guasto. In questo<br />
caso viene viene paragonato la corrente che va verso il consumatore con<br />
quella che ritorna da lui. Nel caso di un impianto che lavora regolarmente<br />
tutt’e due correnti hanno la stessa grandezza.<br />
Nel caso di uno sbaglio di isolamento una parte della corrente non tornerebbe<br />
sul … (Summenstromwandler) e l’impianto di sicurezza parte.<br />
Questo succede spesso con un … (Bemessungsdifferenzstrom) di 30<br />
mA. Questa corrente non dovrebbe poter causare un incidente mortale.<br />
Nonostante ciò impianti di sicurezza per corrente di guasto sono soltanto<br />
una misura di sicurezza in più.<br />
155
156<br />
Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
3.11.2 Protezione dai malfunzionamenti<br />
Per garantire la protezione dai malfunzionamenti vengono impiegate opportune<br />
misure di prevenzione che nel caso di guasti evitano il pericolo.<br />
Particolare attenzione va in questo ambito alla protezione da contatto<br />
indiretto.<br />
cuito<br />
o dispersione verso terra. Tali fenomeni possono essere isolati o<br />
<br />
Si parla di contatto di massa nell‘ipotesi di assenza di tensione prodotto<br />
da isolamento con conseguente danneggiamento della macchina. Tale<br />
<br />
Un cortocircuito è il contatto di due conduttori in tensione. In questo caso<br />
possono essere indotte tensioni sul cirpo.<br />
<br />
contatto con la terra, generando una tensione fra la posizione di contatto<br />
con il conduttore e un punto a breve distanza.<br />
Le misure di protezione vengono suddivise in tre categorie:<br />
- categoria I: uso di conduttori di protezione. Nell‘ipotesi di guasti, la cor-<br />
<br />
dell’energia elettrica.<br />
- categoria II: isolaziomento di protezione delle parti sotto tensione. In<br />
questo caso non deve essere collegato un conduttore di protezione.<br />
- categoria III:ricorso alla bassa tensione ELV. In questo caso non va<br />
superata la Bemessungsspannung di 50 V tensione alternata o 120 V<br />
tensione continua.<br />
Per certi ambiti si utilizzano tensioni ancora più basse (25 V tensione<br />
alternata o 60 V tensione continua). In tali casi una protezione per evitare<br />
un contatto diretto non è necessaria.Rientrano in tale ambito i sistemi<br />
di funi e cordeper lampade alogene a bassa tensione e le ferrovie di<br />
piccole dimensioni.<br />
La bassa tensione differisce dalla tensione di sicurezza bassa SELV<br />
perchè non ha un collegamento a terra.
Azionamenti elettrici e controlli automatici<br />
3.11.3 La compatibilità elettromagnetica EMV<br />
Minos<br />
La compatibilità elettromagnetica riguarda soprattutto componenti elettrici<br />
e dunque la sicurezza del servizio di apparecchi con componenti<br />
elettroniche.<br />
Alte tensioni elettriche di alcune decine di migliaia di volt possono nascere<br />
tramite carica elettrostatica. Un esempio tipico sono le tensioni generate<br />
quando si cammina su un tappetto sintetico.<br />
I semiconduttori possono essere distrutti con tensioni molto più basse<br />
di quelle che si generano per carica elettrostatica, pertanto tali tensioni<br />
devono essere scaricate per contatto con dispositivi collegati a terra,<br />
prima che vengano toccati direttamente dai semiconduttori.<br />
Un fulmine può generare elevatissime tensioni elettriche causando danni<br />
ingenti sia per caduta diretta nella rete d’alimentazione energetica sia per<br />
caduta a distanza di qualche centinaia di metri. Anche in tale circostanza<br />
infatti, si può trasmettere tensione tramite l’accoppiamento capacitivo o<br />
induttivo.<br />
L‘eccesso di carica viene scaricata a terra tramite scaricatori di sovratensioni,<br />
in particolare nei dispositivi da proteggere.<br />
<br />
Questi disturbi vanno schermati alla fonte per evitare che si creino problemi<br />
per trasmissioni radiofoniche o televisive.<br />
Gli apparecchi venduti nell’UE devono essere segnati con il segno CE<br />
che conferma l‘unifrmità alle direttive europee.La responsabilità per tale<br />
prescrizione è il rivenditore degli apparecchi elettrici. Fa parte delle norme<br />
europee anche la norma EVM.<br />
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Minos<br />
Azionamenti elettrici e controlli automatici