CONTROLLO DEglI impianti termici

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1 CONTROLLO DEglI imianti termii Parte 3 CSIE - Corso di Studi in Ingegneria Elettria CSIEo - Corso di Studi in Ingegneria ElettrONia CSIEn - Corso di Studi in Ingegneria Energetia - Diartimento di Ingegneria Elettria ed Elettronia Faoltà di Ingegneria Università degli Studi di Cagliari Domenio Salimbeni dia 1/198

2 Sonde e trasduttori Le sonde utilizzate nel ontrollo degli imianti termii ossono o essere reoste alla misura delle seguenti grandezze fisihe: ambiente anale tubazione Temeratura Irraggiamento solare Vento Veloità dell aria Umidità Pressione Pressione differenziale Qualità dell aria (CO2, radon, et.) 122/198 dia 122

3 Sonde/trasduttori di temeratura Le sonde di temeratura sfruttano normalmente le rorietà termihe dei termistori, he hanno un oeffiiente negativo Ω/C on a- 12 aità,, quindi inerzia, termia molto bassa La desiderata linearizzazione della aratte- ristia si ottiene orreggendo la aratteri- stia del termistore on resistenze in se- rie e in arallelo oortune : 10 8 R(θ) kω C 123/198 dia 123

4 Sonda di temeratura ambiente Le sonde di temeratura ambiente ossono essere lassifiate in: Sonde di temeratura interna Sonde di temeratura esterna 124/198 dia 124

5 Sonda di temeratura ambiente interna Le sonde di temeratura ambiente interna devono essere montate: Su una arete interna Alla quota relativa di 1,5 m Lontane da fonti di alore e rotette da irraggiamento solare Posizione errata: Termostati rossi Posizione orretta: Termostato verde Le sonde ambiente interne hanno generalmente un otenziometro di taratura in amo 1,5 m 125/198 dia 125

6 Sonda di temeratura ambiente esterna Le sonde di temeratura ambiente esterna devono essere montate: Su una arete esosta a N-NO N NO (emisfero Nord) Lontane da fonti di alore e rotetta da irraggiamento solare Lontane da orrenti d aria rovenienti dall interno dell edifiio o (finestre sottostanti, griglie di esulsione) Posizione errata: Termostati rossi Posizione orretta: Termostato verde Le sonde ambiente esterne sono rive di otenziometro di taratu- ra in amo 126/198 dia 126

7 Sonda di temeratura da anale Le sonde di temeratura da anale devono essere montate: Protette da radiazioni termihe Almeno a 2,0 m dalle batterie di risaldamento A valle del ventilatore sull immissione e a monte del ventilatore e sull estra- zione Lontane da fonti di alore e rotetta da irraggiamento solare 127/198 dia 127

8 Sonda di temeratura da tubazione Le sonde di temeratura da tubazione ossono essere lassifiate in: Sonde a immersione, ol termistore in un gusio imermea- bile inserito all interno della tubazione, he devono essere montate: Sonde suerfiiali o a ontatto, he devono essere montate: Con l elemento sensibile a stretto ontatto on la suerfiie esterna della tubazione Sul fluido ontrollato, in modo da non imedirne il libero as- saggio Almeno 0,5 m a valle della valvola miselatrie, meglio se a valle del sistema di irolazione del fluido Le sonde a suerfiiali hanno una risosta iù lenta di quelle a immer- sione, e misurano la temeratura della tubazione, non quella del fluido he sorre al suo interno 128/198 dia 128

9 Sonde/trasduttori d irraggiamento solare Le sonde d irraggiamento solare sono realizzate ome quelle di temet eme- ratura ambiente esterna, ma sono dotate di uno seiale frontale tra- sarente Le sonde d irraggiamento solare devono essere montate: All esterno, ol medesimo orientamento delle finestre della zona ontrolla- ta Lontane da orrenti d aria rovenienti dall interno dell edifiio o (finestre sottostanti, griglie di esulsione) 129/198 dia 129

10 Sonde/trasduttori di vento Le sonde di vento sono realizzate ome quelle di temeratura ambiente esterna, ma misurano il raffreddamento rodotto dal vento su un ele- mento risaldato L usita è un segnale V roorzionale alla veloità del vento, e alla temeratura esterna se < 20 C Le sonde di vento devono essere montate: All esterno, ol medesimo orientamento delle finestre della zona ontrolla- ta Lontane da orrenti d aria rovenienti dall interno dell edifiio o (finestre sottostanti, griglie di esulsione) 130/198 dia 130

11 Sonde/trasduttori di veloità dell aria Le sonde di veloità dell aria sono sonda da anale dotate di un iruito he fornise un usita tiia V roorzionale alla veloità misurata il amo di misura uò essere tarato assoiando al fondo sala una u ve- loità omresa nel amo 0,4 10,0 m/s 131/198 dia 131

12 Sonde/trasduttori di umidità Le sonde di umidità relativa utilizzano un sensore a ondensatore e he risonde a una variazione di umidità on una variazione di aaità I sensori di umidità ambiente sono dotati di otenziomentro di t ar at ur a e devono essere installati nell ambiente on i medesimi riteri utilizzati er i sensori di temeratura ambiente interna I sensori di umidità da anale sono rivi di otenziometro di taratura, e devono essere montati on i medesimi riteri utilizzati er i sensori di temeratura da anale 132/198 dia 132

13 Sonde/trasduttori di ressione Differenz. I sensori di ressione differenziale utilizzano un ondensatore o una ie- zoresistenza ome iruito di rilevamento della fra le due rese d a- ria in ingresso I sensori di sono rivi di otenziometro di taratura in amo, ma ossono essere onfigurati er assoiare al segnale d usita V un amo di misura: Relativo, del tio Pa Assoluto, del tio 0 7,50 kpa 133/198 dia 133

14 Sonde/trasduttori di ressione I sensori di ressione sono normalmente sensori di on unaq delle due rese d aria a ressione atmosferia I sensori di P P sono dotati talvolta di otenziometro di taratura in am- o, e ossono essere onfigurati er assoiare al segnale d usita V un amo di misura: Relativo, del tio Pa Assoluto, del tio 0 7,50 kpa 134/198 dia 134

15 Elementi finali di ontrollo Gli elementi finali di regolazione ossono essere distinti in elementi: ementi: Passivi Attivi Valvole Serrande Attuatori 135/198 dia 135

16 Valvole di regolazione Le valvole di regolazione sono le aarehiature dell anello di regolazio- ne ui è affidato, in tutti i sistemi termii (risaldamento, ventilazione, ondizionamento) il governo dell energia in ingresso in funzione del se- gnale di ontrollo È imortantissima la selezione orretta della valvola di regolazione ai fi- ni della oerenza fra segnale d usita e variabile ontrollata e della on- trollabilità dell anello di regolazione Sono reeribili sul merato valvole di regolazione differenti nella tiolo- gia, nella dimensione, e nel omortamento idraulio 136/198 dia 136

17 Valvole di regolazione 1. Esemi di lassifiazione 2. Caratteristia idraulia 3. Coeffiiente di ortata 4. Caaità di regolazione 5. Coeffiiente di reuero 6. Selta della valvola 7. Autorità della valvola 8. Esemio di dimensionamento 137/198 dia 137

18 Valvola di regolazione Esemi di lassifiazione: In base al oro PN DN In base all otturatore a globo a sfera a farfalla In base alla sede dell otturatore sede semlie sede doia In base alla aratteristia idraulia Lineare Equierentuale In base all energia di azionamento Pneumatia Elettria 138/198 dia 138

19 Caratteristia idraulia Relazione fra la orsa dell otturatore e la sezione utile di assaggio, ioè la ortata G on erdita di ario ostante: Equierentuale Quadratia Lineare G h e G G Camo restabilito di variazione di ortata sulla a- ratteristia: Otturatore a V % Otturatore arabolio % k G G /198 dia 139

20 Caratteristia idraulia La aratteristia idraulia fra la orsa dell ottu- ratore e la ortata G uò essere esressa anhe in funzione della orsa: Equierentuale Quadratia Lineare G h e G G Questa raresentazione è utilizzata in numerosi te- sti di termotenia k G G /198 dia 140

21 Coeffiiente di ortata Dissiazione irreversibile massia di energia (erdita di ario) ) di un flusso turbolento attraverso una valvola di regolazione: 2 v ς γ 10 2 g 6 2 v ς ρ Equazione della ortata er: liquidi aldi e surrisaldati Q α S 2 g k m 3 /h 2 Gas Q m 3 α ε S /h Portata volumia normalizzata: ortata (m 3 /h) d aqua a C (γ( 1) 1 he attraversa la valvola on ressione statia utile 10 2 kpa (res- Q γ sione atmosferia) k v Q Misurando in kpa si ha: k v k v γ 10 Q γ γ densità relativa del fluido kpa ρ γ 1 v γ 141/198 dia 141

22 Caaità di regolazione Detti: K vs la ortata normalizzata di una valvola aerta al 100% K vr la ortata iù bassa he soddisfa le tolleranze della aratteristia di una valvola K vs si definise aaità di regolazione di una valvola il raorto: S V K vr 142/198 dia 142

23 Coeffiiente di Reuero La aduta di ressione nella valvola ( ( v ) è minore di quella loalizzata tra sede ed otturatore ( ( 0 ) 1 0 Coeffiiente di reuero: r F L v F L notazione ameriana Valvola a globo : F L 0,9 r 1,11 Valvola a farfalla : F L 0,55 r 1,82 Il reuero uò ortare a un valore ritio rendendo imreise le formu- le di dimensionamento, a meno he il ritio risulti: 0,5 F 2 dove 1 ressione a monte L 1 143/198 dia 143

24 Funzioni della valvola di regolazione In ogni iruito di regolazione esistono due un- ti aratteristii: Punto di deviazione Punto di misela In relazione alla olloazione la valvola di rego- lazione svolge quindi una delle due funzioni se- guenti: Valvola deviatrie Valvola miselatrie 144/198 dia 144

25 Differenze fra le valvole di regolazione Le riniali differenze fra una valvola deviatrie e una valvola a misela- trie ossono essere riassunte nei seguenti unti: Valvola deviatrie: Valvola miselatrie: 1 ingresso e 2 usite irolatore a monte iruito di utilizzazione ontrol- lato in ortata 2 ingressi e 1 usita irolatore a valle iruito di regolazione ontrol- lato in temeratura Se nel iruito in figura si volesse risarmiare un irolatore,, si dovreb- bero utilizzare valvole deviatrii, altrimenti in uno dei iruiti si otreb- be avere un ritorno miselato a temeratura maggiore della mandata 145/198 dia 145

26 Selta della valvola di regolazione La valvola si utilizza er regolare numerose grandezze fisihe tramite t la ortata del fluido in transito, he diende da: Corsa dello stelo Salto di ressione monte-valle v 1 2 Se la valvola è inserita in un iruito idraulio: Una variazione della ortata rovoa una variazione del salto di ressione v a ausa della variazione delle erdite di ario nel iruito esternoe Il omortamento della valvola diende dalla aratteristia idraulia instal- lata,, he differise dalla aratteristia idraulia intrinsea in quanto onsi- dera anhe il omortamento del iruito esterno Il roblema da affrontare onsiste quindi nella selta della aratteristia intrinsea he ottimizza quella installata in funzione del roblema di on- trollo seifio (in genere: linearizza quest ultima) 146/198 dia 146

27 Caratteristia idraulia installata Il iruito idraulio omrendente una valvola di regolazione uò ò essere desritto matematiamente nel seguente modo: 2 Perdita di ario nel iruito χ q ()) 2 Pressione a valle della valvola 2 R + χ q ()) Perdita di ario nella valvola 2 2 [ q ( ) ] [ q ( ) ] χ q ( ) H χ q ( ) v 1 2 M Caratteristia installata R q ( ) 0, 1 k Coeffiiente di ortata linearizzante v ( ) v [ q ( ) ] Caratteristia intrinsea (oeffiiente d efflusso relativo) k v ( ) Φ ( ) k v v v k γ ( ) 0, 1 q ( ) 2 2 [ q ( 1 ) ] H χ q ( 1 ) H χ ξ [ q ( ) ] H χ q ( ) ortata massia: q() [kh[ kh/h] 0, 1 ξ v [ q ( ) ] [ q ( ) ] H χ ξ v γ v γ 147/198 dia 147

28 Caratteristia idraulia installata Caratteristia intrinsea 2 H χ ξ Φ ( ) diende dal eso relativo di 2 2 v risetto ad H H χ ξ Poihé la aratteristia intrinsea di una valvola installata diende dal eso relativo della erdita di ario della valvola v risetto a quella to- tale T H, si uò utilizzare il loro raorto er ottenere un riterio di v v selta: A T H H v 2 χ χ ξ H H A v q ξ Poihé: ( ) n si ha: Φ ( ) H χ ξ H χ ξ 2 ( ) H H H H ( 1 A ) A 2 2 ( 1 A ) 1 ( 1 A ) Φ A 1,0 0,6 0,4 0,2 0,1 0, /198 dia 148

29 Confronto fra aratteristihe installate Il alolo delle aratteristihe idraulihe in funzione della aratteristia intrinsea e dell autorità mette in evidenza il amo di utilizzazione re- ferenziale delle differenti aratteristihe intrinsehe: 0,40 < A : valvola on aratteristia intrinsea lineare 0,25 < A < 0,40 : valvola on aratteristia intrinsea quadratia A < 0,25 : valvola on aratteristia intrinsea equierentuale Φ ,1 0, A 1,0 0,6 0,4 0,2 Φ A 1,0 0,6 0,4 0,2 0,1 20 0, Φ /198 dia 149 A 1,0 0,6 0,4 0,2 0,1 0,01

30 Autorità di una valvola La aaità di una valvola di influenzare il omortamento di un iruito oinide on la aaità di influenzare la variazione di ortata nel irui- to, quindi on l inidenza erentuale del v sul T totale della arte v del iruito asservita alla valvola, esressa dalla relazione A T he esrime l autorità della valvola Per esemio: Nella figura il iruito asservito alla valvola è: Porta A: il iruito DA omren- dente il gruo termio Porta B: il iruito DB A A A B A AB B D v + v + v v GT DB + DA 150/198 dia 150

31 Esemio di dimensionamento valvola La batteria di risaldamento di un UTA (Unità di Trattamento dell Aria) l Aria) deve fornire all aria la otenza da 29,07 kw A tal fine la batteria è alimentata on aqua alda a 60 C on ortata di- mensionata er un salto termio di 5 C he rovoa la erdita di ario di 60 kpa Il ontrollo del ilo di risaldamento è realizzato tramite una valvola miselatrie a 3 vie osizionata sul ritorno, he man- tiene ostante la ortata d aqua nel iruito rimario La batteria lavora invee on ortata d aqua variabile Si vuole dimensionare la valvola miselatrie er ottenere un autorità A 0,6 151/198 dia 151

32 Risultati del dimensionamento Portata del fluido rimario: G 0, l / h a 5,0 m / h 5 Perdita di ario della batteria: B ( G ) 60 kpa Autorità della valvola: V A 0,66 V + B V 0, 0, 6 ( V + B ) 0,6 0,6 V B ,4 0,4 kpa Coeffiiente di ortata della valvola: K 6,33 K V Tio di valvola: lineare (A>0,4) 500,0 200,0 100,0 50,0 m 3 /h 20,0 10,0 5,0 2,0 1,0 0,5 0,2 0, K vs vs ,3 4,0 2,5 1,6 1,0 0,63 0,40 0,25 0,1 0,2 0,3 0, kpa /198 dia 152

33 Bilaniamento dei iruiti Una valvola, sia essa miselatrie o deviatrie, è dimensionata er la o- sizione di aertura omleta, ma nel funzionamento dovrà modulare e il flusso fra le due orte A e B Poihé il iruito di by-ass resenta una resistenza all attra- versamento del fluido ressohé nulla, ontrariamente al ir- uito he alimenta il ario, quindi durante il funzionamento ambiano le ondizioni di eserizio della valvola Si uò (deve) ovviare a questo inonveniente reando nel iruito o B-C B C di by-ass una erdita di ario fittizia uguale a quella del iruito A-C C tra- mite una valvola di bilaniamento La valvola di bilaniamento dovrebbe essere utilizzata anhe er om- ensare l errore he si ommette nella selta della valvola (a due d o tre vie) 153/198 dia 153

34 Esemio di dimensionamento valvola La batteria di un ventilonvettore ha una erdita di ario di 20 kpa se è attraversata dalla ortata di rogetto di 0,25 m 3 /h Dimensionare una valvola di regolazione a due vie saendo he il gruo di irolazione determina un salto di ressione utile di 100 kpa Si ha: V kpa G 2,5 k V 10 0,28 a 0, G 2,5 V kpa reale k v 0,40 39 A 0, res kpa aratteristia quadratia valvola di bilaniamento 154/198 dia 154

35 Serrande di regolazione Le serrande di regolazione sono le aarehiature dell anello di regola- zione ui è affidato il ontrollo: Delle ondizioni sirometrihe dell aria da trattare in una UTA Della qualità dell aria Del reuero energetio dall aria in ingresso È imortante la selezione orretta della serranda di regolazione ai fini della oerenza fra segnale d usita e variabile ontrollata e della on- trollabilità dell anello di regolazione Sono reeribili sul merato serrande di regolazione differenti nella n tio- logia, nella dimensione, e nel omortamento aeraulio 155/198 dia 155

36 Serrande di regolazione 1. Esemi di lassifiazione 2. Caratteristia idraulia 3. Selta della serranda 4. Autorità della serranda 5. Esemio di dimensionamento 156/198 dia 156

37 Serranda di regolazione Esemi di lassifiazione: In base alla osizione delle alette Alette arallele Alette ontraoste In base all movimento delle alette Parallelo Contraosto 157/198 dia 157

38 Caratteristia idraulia La aratteristia idraulia fra la rotazione r delle alette e la ortata G uò essere esressa in fun- zione della tiologia della serranda: Con alette arallele Con alette ontraoste ma aanhe dell autorità della serranda A La aratteristia installata è lineare nei seguenti ami di autorità: alette arallele: 0,20 < A < 0,50 alette ontraoste: 0,05 < A < 0,10 quest ultima è quindi referibile in quanto uò di- serdere una ressione minore s T G A 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 intrinsea r A 0, ,05 G 0,1 40 0,2 0,5 20 intrinsea r /198 dia 158

39 Esemio di dimensionamento serranda La sezione di misela, realizzata ome nella figura a lato, è attraversata traversata dalle seguenti tiologie di aria: E esterna I R M Es interna riirolo miselata esulsa Questo risultato uò essere ottenuto disonendo nella sezione di misela tre serrande asservite a tre attuatori interonnessi La sezione di misela di un UTA deve trattare una ortata d aria di 1,0 kg/s sostenuta da una sezione ventilante di esulsione da 100 Pa trami- te serrande on alette ontraoste Serrande on alette ontraoste: autorità 0,05 A 0,10 0,10 Perdita di ario della serranda: Pa s A T /198 dia 159

40 Attuatori Gli attuatori ossono essere lassifiati in funzione di: Sorgente di energia: Aria omressa (attuatori neumatii) Olio (attuatori oleodinamii) Energia elettria (attuatori elettrii o elettronii) Energia in transito (attuatori autoazionati) Modalità di funzionamento: Azione di ontrollo unidirezionale (diretta o inversa) on elemento di ontra- sto (molla) Azione di ontrollo bidirezionale (osizionatori, o servomeanismi smi di osizio- ne) 160/198 dia 160

41 Attuatori neumatii Il motore neumatio membrana-molla molla è il meanismo uù semlie er muovere un otturatore L energia è fornita da aria omressa a si ( kpa) even- tualmente elevata a 6 30 si, si,, o 3 9 si Il bilaniamento delle forze sull otturatore uò revedere un azione di a-a ertura (referibile) o hiusura da arte del flusso, e un azione di aer- tura o hiusura (referibile) da arte dell aria, on referenza er azio- ni ontraoste he onsentono di sfruttare tutto il amo di regolazio golazio- ne Si deve verifiare se: La ressione minima are l otturatore l in flusso are e aria are La ressione massima hiude l otturatore l in flusso are e aria hiude 161/198 dia 161

42 Posizionatori neumatii Nel osizionatore neumatio la ressione di ontrollo osiziona e man- tiene stabile il motore dell organo regolante Il osizionatore determina un ritardo nell anello di regolazione,, quindi instabilità nel roessi on ostanti di temo iole, ui si uò ovviare on un booster (amlifiatore di ortata) 162/198 dia 162

43 Attuatori oleodinamii Questi attuatori oerano ome quelli neumatii, ma ossono arrivare a servizi molto gravosi on risoste in frequenza elevate e ostanti ti di temo molto basse 163/198 dia 163

44 Attuatori elettrii Fatta salva l eezione degli attuatori on-off off ono veri servomeanismi he onfrontano il segnale di ontrollo ol segnale di osizione Possono essere lassifiati in: Attuatori rotativi Attuatori lineari Attuatori imulsivi Attuatori elettronii di osizione oltre he in funzione delle aratteristihe oerative quali sinta (N), ve- loità (mm/s), orsa (mm), et. L energia è fornita da un segnale: di tensione V di orrente ma 164/198 dia 164

45 Attuatori elettrii rotativi Gli attuatori elettrii rotativi trovano aliazione nel ontrollo di valvole rotative a farfalla (2 vie) o a settore (3 vie), solitamente DN fi- lettate e DN flangiate), e di serrande Gli attuatori elettrii rotativi sono alimentati in genere a 24 V a,, talvol- ta a 220 V a 165/198 dia 165

46 Attuatori elettrii lineari Gli attuatori elettrii lineari trovano aliazione nel ontrollo lo di valvole a globo (2 o 3 vie) Gli attuatori elettrii lineari sono alimentati a 24 V a o 220 V a,, talvol- ta a V Nel aso le valvole abbiano una osizione di siurezza, ioè siano di tio NA o NC (normalmente aerta o hiusa), il ritorno nella osizione e di ri- oso uò essere aiutato da una molla di rihiamo 166/198 dia 166

47 Attuatori elettrii imulsivi Gli attuatori elettrii di osizione ossono essere di tio imulsivo se l alimentazione, a 24 V a o 220 V a,, è aliata, on segno ositivo o negativo, er un temo roorzionale al segnale d errore (ontrollo a temo roorzionale ) m m Max k K+1 K+2 T t K+3 167/198 dia 167

48 Posizionatori elettronii I osizionatori elettronii sono alimentati normalmente a 24 V a,, on segnale di ontrollo V I osizionatori, he ossono essere asserviti in arallelo a un unio se- gnale di ontrollo, sono dotati normalmente da due regolazioni, dette: START segnale orrisondente alla hiusura (es: 0 V) SPAM segnale orrisondente all aertura (es: 10 V) Nel aso di valvole ontrollate in sequen- % za, er esemio una valvola di risalda mento e una valvola di raffreddamento, il 60 amo di variazione del segnale di on- 40 trollo deve essere suddiviso in due arti, 20 0 he otrebbero essere: V e V V ϑ 168/198 dia 168

49 Attuatori autoazionati Alune regolazioni ossono essere effettuate sfruttando un bloo o di re- golazione oerante senza aorto di energia dall esterno, inororato orato nella valvola, he viene definita autoazionata Le valvole autoazionate sono diffuse sorattutto nella regolazione di ressione, on le funzioni di: Riduttori di ressione (ontrollo della ressione a valle) Valvole sfioratrii (ontrollo della ressione a monte) o nella regolazione di temeratura, dove le variazioni di temeratura so- no trasformate in sostamenti di un ottoratore anhe se on ritardi he otrebbero essere ritii 169/198 dia 169

50 Seifia e doumentazione Gli elaborati iù utili nelle fasi di onezione, seifia e doumenta umenta- zione di un rogetto di un sistema di misura e ontrollo di roesso so- no i diagrammi P&I (Piing & Instrumentation), he desrivono Comonenti riniali dell imianto e loro interonnessioni Comonenti del sistema di ontrollo e relative funzioni I diagrammi P&I sono traiati utilizzando simboli e modalità d identi- fiazione funzionale dei omonenti definiti da standard internazionali quali il doumento ANSI/ISA Le informazioni di maggior dettaglio saranno inserite in moduli e for- mulari restamati integrativi Negli imianti di ondizionamento i diagrammi P&I dovrebbero semre aomagnare gli shemi funzionali, iù familiari agli eseutori 170/198 dia 170

51 Seifia e doumentazione 1) Simbili grafii negli shemi P&I 2) Strumenti e segnali, valvole e attuatori, e funzioni in genere 3) Modalità d identifiazione degli strumenti 4) Diagrammi P&I 5) Esemi di fogli di seifia 6) Comonenti degli imianti di ondizionamento 171/198 dia 171

52 Simboli grafii Le oerazioni matematihe sono indiate negli shemi P&I mediante e a- ositi blohi x Moltiliatore n Estrattore di radie Divisore n x Esonenziatore K d/dt Σ Σ /n Moltiliatore er K Integratore Derivatore Differenziatore Sommatore Mediatore f(x) A > < > < B Funzione Selettore di massimo Selettore di minimo Limite di massima Limite di minima Convertitore di segnale A analogio B binario D digitale E tensione H idraulio I orrente O onde EM P neumatio R resistenza el. 172/198 dia 172

53 Strumenti e Segnali Ogni strumento e ogni segnale sono aratterizzati da un rorio simbolo grafio: Trasduttore/Trasmettitore Strumento disreto Controllore-Dislay PLC-Elaboratore Funzione di alolo Lue ilota, sia luminosa Elemento in amo Elemento fronte quadro Elemento retroquadro Elemento ausiliario Fluido di roesso Segnale generio Segnale neumatio Segnale elettrio Segnale idraulio Segnale elettromagnetio Segnale dati (sw( sw) Segnale termio Segnale meanio 173/198 dia 173

54 Valvole e attuatori Ogni valvola e ogni attuatore sono aratterizzati da un rorio simbolo grafio: Valvola 2 vie Valvola 3 vie Valvola 4 vie Valvola ad angolo Valvola di siurezza Valvola di taratura Attuatore manuale Attuatore neumatio (anhe generio) Attuatore elettrio (servomotore) Attuatore a istone Valvola a globo Valvola a sfera Valvola a farfalla Riduttore di ressione Valvola di ritegno Attuatore a solenoide Attuatore motorizzato Poma entrifuga Poma entrifuga 174/198 dia 174

55 Identifiazione degli strumenti Ogni strumento e funzione he si vuole identifiare è aratterizzato zato da un odie del tio: variabile misurata funzione strumento numerazione anello ontrollo omonente elementare variabile misurata eventuale seifia variabile misurata _ P A L x x x x A eventuale seifia funzione strumento Uno strumento uò essere aratterizzato dai odii orrisondenti a tutte le funzioni he esegue: FR-4+PR 4+PR-4 FR/PR-4 registratore ortata/ressione La numerazione degli anelli di ontrollo (1 ( lettera e numero) uò essere: Parallela (ogni sequenza di anelli di ontrollo inizia ol medesimo odie) Seriale (tutti gli anelli di ontrollo iniziano on o- dii rogressivi) 175/198 dia 175

56 Variabile ontrollata Prima lettera: A omosizione himia % E tensione F ortata (flow rate) H manuale I orrente J otenza L livello P ressione Q quantità S veloità, frequenza T temeratura V vibrazione W forza Z osizione Eventuale seifiazione: D differenziale F raorto (fration( fration) J sansione K veloità di ambiamento Q totalizzatore (quantity( quantity) S siurezza 176/198 dia 176

57 Funzione strumento Funzione assiva (1 lettera): A generatore d allarme H alto (high) M medio L basso (low( low) E elemento rimario di un sensore di misura G visualizzatore I indiatore loale L lue O orifizio P unto di onnessione R registratore Funzione usita (2 lettera): C ontrollore o regolatore K entrale di ontrollo S swith: : interruttore/ommutato- re T trasmettitore (ex X) V valvola Y elaborazione di un bloo funzio- ne a disosizione dell Utente Z attuatore, elemento di ontrollo finale 177/198 dia 177

58 Numerazione d anello Prima ifra: Numero d ordine degli aarehi di tio uguale Coia di ifre suessiva: Numero d ordine del unto indiato o registrato da uno strumento 178/198 dia 178

59 Comonente elementare È utile seifiare i omonenti di una atena di ontrollo on la medesi- ma identifiazione funzionale mediante un odie, reeduto da un trat- tino, he ne india la rogressione: TE25-1A e TE25-1B 179/198 dia 179

60 Esemio (1) Si vuole realizzare il sistema di ontrollo della temeratura in usita da uno sam- biatore di alore tramite variazione della ortata del fluido rimario (da registrare) Il salto termio del fluido rimario è ro- orzionale all energia assorbita dal seon- dario, he deve essere omensato on un aumento della ortata del fluido rimario Oorre quindi (si veda la figura): Rilevare la ortata G 1 e il slato termio T 1 del fluido rimario Calolare l energia assorbita dal seondario e la ortata neessaria al ri- mario Determinare a trasmettere il segnale di ontrollo 180/198 dia 180

61 Esemio (2) Seifia strumenti: Norma ISA Diaframma Sonda G Sonda T Calolatore energia Limiti Max-min Controllore/Registratore Valvola neumatia FE2 FT2 TDT2 FY2 FAHL FRC2 FV2 FT2 FE2 FY2 FRC2 FV2 x FAHL TDT2 181/198 dia 181

62 Shemi di ontrollo Nel seguito sono riortati aluni shemi tiii di ontrollo er i roessi: 1) Risaldamento a) Ad aqua b) Ad aria 2) Condizionamento a) Ad aqua b) Ad aria 182/198 dia 182

63 Imianti di risaldamento ad aqua Risaldamento degli ambienti Regolatore di temeratura ambiente Regolatore on omensazione esterna Regolatore on omensazione esterna e minima temeratura di ritorno Produzione di aqua alda sanitaria 183/198 dia 183

64 Imianto di risaldamento Sonda di temeratura a immersione in guaina Valvola 3 vie on servoomando reversibile Termostato ambiente on orologio rogrammatore Regolatore elettronio P (o PI) Si vuole regolare tramite una valvola miselatrie a tre vie la temera- tura ambiente Il termostato ambiente è un misuratore di temeratura on limite di massi- ma tarabile, eventualmente asservito a un orologio Il segnale del termostato è trasmesso a un regolatore di temeratura tura uni- tamente alla temeratura dell aqua di mandata Al regolatore è asservita la valvola miselatrie a 3 vie al fine e di variare la temeratura di mandata in modo inversamente roorzionale alle variaziov ariazio- ni della temeratura ambiente % V ϑ 184/198 dia 184

65 Imianto di risaldamento Si vuole regolare tramite una valvola miselatrie a tre vie la temera- tura ambiente indiendentemente dalle ondizioni al ontorno La temeratura di mandata è fissata in funzione della temeratura a esterna Il regolatore alola il segnale di errore (fra temeratura di mandata m desi- ϑ derata e misurata dalla sonda a immersione) m Al regolatore è asservita la valvola miselatrie a 3 60 vie al fine di variare la temeratura di mandata in modo inverso alle variazioni della temeratura e-e V sterna ϑ e Sonda di temeratura a immersione in guaina Valvola 3 vie on servoomando reversibile Sonda di temeratura er esterno Regolatore elettronio P (o PI) % V ϑ 185/198 dia 185

66 Imianto di risaldamento Si vuole regolare tramite una valvola miselatrie a tre vie la temera- tura ambiente indiendentemente dalle ondizioni al ontorno, ma anhe la temeratura di ritorno a salvaguardia della aldaia Il ontrollo esegue tutte le oerazioni indiate in Un regolatore on limite di minima temeratura ontrolla, tramite e il regola- tore omensato, l aertura della valvola a 3 vie er limitare la ortata d aqua di ritorno in ingresso alla aldaia Un termostato a immersione sul ritorno avvia la oma antiondensa se la temeratura in ingresso alla aldaia è troo bassa Comonenti in Termostato di ontrollo della oma antiondensa Sonda di temeratura a immersione in guaina Regolatore elettronio di minima temeratura % V ϑr 186/198 dia 186

67 Imianto di roduziona aqua alda Si vuole ontrollare tramite una valvola deviatrie a tre vie sul l rimario la temeratura all interno di un bollitore La temeratura è refissata su due termostati a due osizioni 1. Uno, l,, are la valvola se la temeratura sende sotto il valore di taratura 2. Uno, il,, hiude la valvola se la temeratura suera il valore di taratura Un terzo termostato, tarato iù alto degli altri due, funziona ome limite di alta temeratura hiudendo la valvola al sueramento del set-oint T T T Termostato on-off a immersione on guaina Termostato on-off a immersione on guaina Termostato on-off a immersione on guaina Valvola 3 vie on servoomando reversibile % V ϑ 187/198 dia 187

68 Imianti di risaldamento ad aria Si vogliono ontrollare tramite una valvola miselatrie a tre vie v le tem- erature di mandata e ambiente La valvola miselatrie della batteria alda è asservita a: 1. Regolatore PI di temeratura di mandata 2. Regolatore P di taratura interna he modifia il set-oint di 1 on limite minimo Un termostato antigelo uò hiudere le serrande, arire la valvola la misela- trie, e bloare l unità ventilante Servoomandi serrande a 2 osizioni 2 Sonde di temeratura da anale 2 Valvola motorizzata 3 vie 1 Termostato a aillare a 2 osizioni on relè 1 Regolatore a unto fisso PI 1 Regolatore limite di minima temeratura P 1 Pressostato differenziale 1 % V ϑ 188/198 dia 188

69 Imianti di risaldamento ad aria Si vogliono ontrollare le temerature di mandata e ambiente tramite una valvola miselatrie a tre vie, e la osizione delle serrande La valvola miselatrie della batteria alda e le serrande sono asservite a: 1. Regolatore PI di temeratura di mandata 2. Regolatore P di taratura interna he modifia il set-oint di 1 on limite minimo La valvola miselatrie e la serranda dell aria esterna sono ontrollate in ontraosizione, ome quest ultima e la serranda dell aria di riirolor Il termostato antigelo funziona ome in Valvola miselatrie + t i t e Servoomandi serrande a 2 osizioni 3 Sonde di temeratura da anale 2 Valvola motorizzata 3 vie 1 Termostato a aillare a 2 osizioni on relè 1 Regolatore a unto fisso PI 1 Regolatore limite di minima temeratura P 1 % Serranda AE Serranda AR V ϑ 189/198 dia 189

70 Imianti di risaldamento ad aria Si vogliono ontrollare le temerature di mandata e ambiente tramite una valvola miselatrie a tre vie, e l umidità relativa ambiente La valvola miselatrie della batteria alda è asservita a: 1. Regolatore PI di temeratura di mandata 2. Regolatore P di taratura interna he modifia il set-oint di 1 on limite minimo Un umidostato da anale sulla riresa ontrolla la oma di umidifiazione Il termostato antigelo funziona ome in Valvola miselatrie Servoomandi serrande a 2 osizioni 3 Umidifiatore + t i t e Sonde di temeratura da anale 2 Valvola motorizzata 3 vie 1 Termostato a aillare a 2 osizioni on relè 1 Regolatore a unto fisso PI 1 Regolatore limite di minima temeratura P 1 % V ϑ 190/198 dia 190

71 Imianti di risaldamento ad aria Si vogliono ontrollare le temerature di mandata (on limite di minima) e ambiente, e le serrande, er termoventilazione (I) e ventilazione (E) Il servoomando reversibile della serranda AE trasina la serranda AR tra- mite un otenziometro trasmettitore resente anhe nel servoomando reversibile della valvola I I termostati modulanti da anale su mandata e riresa ontrollano o la tem- eratura (on limite di minima in mandata) tramite il servoomando della valvola e, in sequenza, il servoomando delle serrande Valvola miselatrie Il termostato antigelo funziona ome in t i t e Servoomando serranda modulante on otenziometro trasmettitore o relè di bilaniamento 2 Termostato antigelo a 2 osizioni on relè 1 Termostato modulante on limite o senza 2 Valvola motorizzata reversibile 3 vie 1 Relè di bilaniamento 1 % Serranda AE Serranda AR V ϑ 191/198 dia 191

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