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Anno Accademico 2007/08
01BTAFJ
Misure termiche e regolazioni
Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Fernicola Vito ORARIO RICEVIMENTO     40 0 28 0 4
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/10 5 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
Obiettivi dell'insegnamento
Il corso si pone l'obiettivo di fornire agli allievi le nozioni di base per affrontare i problemi di misura e di regolazione delle grandezze fisiche, con riferimento al campo delle misure termiche negli impianti civili ed industriali.
Nella prima parte del corso vengono introdotti i concetti fondamentali delle misure in regime statico e dinamico, le caratteristiche metrologiche generali dei trasduttori di misura, alcuni esempi specifici di sistemi di misura e la valutazione degli errori e delle incertezze di misura ad essi associate.
Nella seconda parte vengono illustrati i principi di funzionamento, le caratteristiche costruttive e metrologiche dei campioni di riferimento e dei trasduttori di misura della temperatura, della pressione, della portata e dell'umiditÓ.
Infine, nella terza parte del corso vengono presentati i concetti di base della regolazione, le metodologie di controllo termico utilizzate negli impianti ed i modelli impiegati per pervenire ad una regolazione ottimale.
Ampio spazio viene dato alle esercitazioni e ai laboratori, con lezioni svolte presso l'Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) di Torino.
Competenze attese
Al termine del corso lo studente sarÓ in grado di comprendere le caratteristiche generali dei trasduttori e dei sistemi di misura, il funzionamento dei principali strumenti per misure termiche e le principali metodologie di regolazione e controllo delle grandezze termiche.
Prerequisiti
Elementi di analisi matematica (calcolo differenziale ed integrale, equazioni differenziali lineari). Fondamenti di fisica.
Programma
Parte I
Caratteristiche generali dei trasduttori e dei sistemi di misura: definizioni ed esempi.
Classificazione delle uscite e trasduttori di zero. Trasduttori in serie, in parallelo, ad anello chiuso.
Caratteristiche in regime statico; curva di taratura di un trasduttore; taratura diretta e per confronto; sensibilitÓ, risoluzione e linearitÓ.
Errori ed incertezze di misura; grandezze d'influenza; effetti sistematici e casuali. Cenni alla GUM. Composizione delle incertezze di misura.
Regime dinamico dei trasduttori e dei sistemi per misure termiche.
Equazioni dei sistemi lineari del primo e del secondo ordine. Risposta dei sistemi lineari alle funzioni d'ingresso caratteristiche.
Cenni alla trasformata di Laplace e sua applicazione alla risoluzione delle equazioni dei sistemi lineari.
Funzione di trasferimento. Rilievo sperimentale delle caratteristiche dinamiche; errore dinamico, tempo di risposta.
Parte II
Misurazione di grandezze fisiche rilevanti per le misure termiche:
- misure di pressione (principi, campioni e trasduttori);
- misure di temperatura (scala termodinamica, ITS-90 e campioni di riferimento, termometria a resistenza e termoelettrica, leggi della radiazione, pirometro ad aspirazione);
- misure di umiditÓ dell'aria (principi, campioni e trasduttori);
- misure di portata (principi e trasduttori).
Parte III
Regolazione e controllo di grandezze termiche. Analisi statica e dinamica dei sistemi regolati.
Regolatori on-off, ad azione proporzionale (P), integrale (I) e derivativa (D).
Regolatori ad azione mista PI, PD e PID.
Modelli matematici dei sistemi regolati e regolazione ottimale dei processi (tuning).
Laboratori e/o esercitazioni
Sono previste esercitazioni presso l'INRIM riguardanti le misure di temperatura, di umiditÓ, di pressione e di portata ed il controllo di un processo termico per mezzo di un regolatore PID industriale. Verranno visitati i laboratori di ricerca che sviluppano i campioni nazionali delle unitÓ di misura.
Sono previsti due laboratori, presso il Dip. di Energetica, per la misura della costante di tempo di un trasduttore di temperatura e la misura del rendimento di una caldaia con il metodo diretto e con quello indiretto.
Per ogni esercitazione/laboratorio Ŕ richiesta una relazione scritta.
Bibliografia
Materiale distribuito dal docente a lezione.
Per la prima parte del corso si consiglia anche: E.O. Doebelin, Strumenti e metodi di misura (versione italiana di Measurement Systems), McGraw-Hill.
Controlli dell'apprendimento / ModalitÓ d'esame
Esame scritto della durata di 120 minuti e valutazione delle relazioni.
L'esame scritto consiste nella risposta in forma estesa a quattro domande a punteggio differenziato. Il punteggio totale disponibile Ŕ pari a 32 punti (corrispondente alla lode).
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma provvisorio per l'A.A.2007/08
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