MODULO C IMPARIAMO A RICONOSCERE I COMPONENTI DI UN IMPIANTO. Lezione 50 Cenni di fisica per la pneumatica

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1 MODULO C IMPARIAMO A RICONOSCERE I COMPONENTI DI UN IMPIANTO Lezione 50 Cenni di fisica per la pneumatica

2 Gli impianti pneumatici (pneumatica dal greco pneumatikos, proveniente dal vento, è una branca della fisica e della tecnica che studia il trasferimento di forze mediante l utilizzo di gas in pressione), sono impiegati per la gestione automatizzata dei processi produttivi, utilizzano l aria compressa per l azionamento di vari elementi. L aria è una miscela di gas: i componenti principali sono azoto (78%) e ossigeno (21%); la percentuale restante è formata da altri gas come anidride carbonica, argon, elio, neon ecc. È presente anche una piccola percentuale di vapore acqueo, che varia a seconda delle condizioni ambientali: maggiore è la temperatura dell aria, maggiore sarà la sua capacità di contenere acqua allo stato di vapore e quindi maggiore sarà l umidità. Lez.50

3 Per comprendere meglio il funzionamento degli impianti pneumatici è necessario conoscere il concetto di pressione, definita come il rapporto tra una forza e la superficie o area su cui essa agisce (P = F/A).

4 L unità di misura della pressione nel SI (si veda nell unità 1 la lezione 1) è il pascal (Pa), ovvero newton/metro quadrato (N/m2); tuttavia, poiché il pascal è un unità di misura è troppo piccola, si utilizza un suo multiplo, il bar (1 bar = 105 pascal). Come mostrato in figura la pressione si può distinguere in: Pressione assoluta a 2,5 bar assoluti 1,5 bar relativi 1 bar assoluti 0,5 bar assoluti 0 bar relativi - 0,5 bar relativi Pres ssione rel lativa Pressione atmosferica 0 bar assoluti Vuoto assoluto - 1,013 bar relativi

5 pressione atmosferica. È esercitata sui corpi dall aria che circonda la Terra e varia a seconda dell altezza, del clima e della temperatura. A 20 C e a livello del mare vale circa 1,013 bar; pressione relativa o effettiva. È esercitata da un gas sulle pareti del recipiente o del circuito che lo contiene e viene misurata con strumenti utilizzati comunemente, detti manometri; pressione assoluta. È data dalla somma della pressione atmosferica e di quella relativa.

6 Allo scopo di studiare il comportamento dei gas si introduce il concetto di gas perfetto il quale soddisfa le seguenti condizioni: le particelle che costituiscono il gas hanno volume proprio nullo; fra le particelle non esistono attrazioni a distanza; gli urti tra le particelle sono elastici. Esistono specifiche leggi fisiche che spiegano il comportamento dei gas perfetti 1, prendendo in considerazione tre parametri fondamentali, quali pressione (P misurata in Pa), volume (V misurato in m 3 ) e temperatura (T misurata in gradi Kelvin).

7 Nelle equazioni che seguono (Pi, Vi, Ti) con i = 1,2,3,, si indicano gli stati termodinamici del gas, cioè la terna di valori che caratterizza la condizione termodinamica del gas. La variazione dello stato avviene attraverso trasformazioni termodinamiche, che di seguito illustriamo attraverso le loro equazioni: isoterma (legge di Boyle e Mariotte), isobara e isovolumica (legge Gay-Lussac). Equazione di stato dei gas perfetti: PV = RT Legge di Boyle e Mariotte:

8 Legge di Gay-Lussac: È interessante notare che le ultime tre leggi dipendono dalla prima: infatti, se consideriamo una trasformazione isoterma (cioè a temperatura costante), l equazione di stato dei gas si trasforma nella legge di Boyle e Mariotte; mentre, se consideriamo trasformazioni isobare o isovolumiche (rispettivamente a pressione costante e a volume costante).

9 Rappresentazione schematica dell andamento delle variabili fondamentali nella legge di Boyle-Mariotte.

10 l equazione di stato si trasforma nelle due leggi di Gay-Lussac Rappresentazione schematica dell andamento delle variabili fondamentali nella legge di Gay-Lussac.

11 Diagrammi cartesiani delle principali trasformazioni termodinamiche.

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