IDRAULICA. H42D/C - Unità studio computerizzata pompa e turbine idrauliche - Cod

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1 IDRAULICA H42D/C - Unità studio computerizzata pompa e turbine idrauliche - Cod Generalità L unità studio computerizzata pompa e turbine idrauliche H42D/C consente di eseguire una vasta gamma di esperimenti idraulici. Esso permette la prova di una pompa centrifuga e lo studio dei parametri caratteristici tipici delle turbine ad azione e a reazione. L impianto necessita di una minima manutenzione periodica. Le misure, che possono essere effettuate variando le condizioni di esercizio, possono essere agevolmente confrontate con i dati risultanti dalla teoria. L impianto consente di eseguire consecutivamente gli esercizi su ciascuna turbina. Un sistema di acquisizione e analisi dati per Personal Computer permette di acquisire in tempo reale i dati caratteristici dell unità consentendo l esecuzione automatica delle misure, la produzione su video o in stampa delle curve caratteristiche, l archiviazione su disco o la stampa dei dati sperimentali. Il gruppo viene fornito con una completa manualistica, dove sono riportati la descrizione dell unità H42D, la messa in funzione, le modalità operative ed alcune esperienze didattiche corredate da risultati sperimentali. 2. Composizione Unità base Turbina didattica da banco Francis Turbina didattica da banco Pelton Turbina didattica da banco Kaplan Opzionale Stroboscopio (cod ) DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

2 3. Descrizione Vasca in acciaio inox, capacità 500 l circa. Telaio carrellato Trasduttore di portata con uscita analogica. N 2 trasduttori di pressione con uscita analogica: uscita pompa, ingresso turbine. Trasduttore di pressione e vuoto con uscita analogica: ingresso pompa. Motore elettrico in corrente continua a carcassa oscillante per l azionamento della pompa centrifuga: 4.5kW a 3000rpm. Trasduttore di coppia (per motore c.c.). Pompa centrifuga: velocità di rotazione: 2900 rpm; potenza: 4 kw; portata: l/min; prevalenza: m H2O. Turbina Francis in materiale inossidabile con distributore con palette orientabili e scudo posteriore in plexiglas trasparente. Turbina Pelton in materiale inossidabile con ugello di efflusso di tipo Doble in acciaio inox, tegolo deviatore e schermo protettivo in plexiglas trasparente. Turbina Kaplan in materiale inossidabile con distributore con palette orientabili, tre giranti intercambiabili a quattro pale con differenti inclinazioni e scudo posteriore in plexiglas trasparente. Gruppo frenatura turbine da accoppiare alla turbina in prova, con servomotore c.c. a magneti permanenti: corrente nominale 5,4 A; tensione nominale 48 V; potenza max 210 W a 3000 rpm. Quadro comandi composto da: Interruttore pompa. Amperometro con uscita analogica. Voltmetro con uscita analogica. Visualizzatore di coppia con uscita analogica N 2 contagiri digitali con uscita analogica. Potenziometro regolazione carico. Carico resistivo. Software di acquisizione ed analisi dati Il software di acquisizione ed analisi dati opera in ambiente MS-Windows e consente l acquisizione automatica dei segnali forniti dai trasduttori installati sull impianto. E così possibile il monitoraggio dell impianto attraverso il display sullo schermo, in tempo reale, dei dati acquisiti e la gestione di allarmi quando alcuni dei parametri raggiungono valori fuori dal range ammesso. Il software consente di ottenere a video o in stampa i diagrammi dei dati acquisiti in funzione del tempo. I dati acquisiti possono essere salvati su disco in formato ASCII. E inoltre possibile l esecuzione di simulazioni introducendo i dati da tastiera. Opzionale Stroboscopio (cod ) campo di misura: lampi/min; lampi/min; errore±1% sui valori indicati; alimentazione monofase 220/250 V; 50/60 Hz 4. Esperienze Studio della cavitazione di una pompa centrifuga. Determinazione delle curve caratteristiche (prevalenza/portata) di una pompa centrifuga. Determinazione del NPSH di una pompa centrifuga. Determinazione delle curve caratteristiche (prevalenza/portata) di una pompa centrifuga funzionante a diverse velocità di rotazione. Determinazione delle caratteristiche di rendimento di una pompa centrifuga. Determinazione delle curve caratteristiche di coppia all asse di una pompa centrifuga. Determinazione delle caratteristiche di potenza resa di una pompa centrifuga. Tracciamento della caratteristica di potenza idraulica fornita da una turbina (Pelton, Kaplan, Francis) in funzione della velocità di rotazione e dell apertura del distributore. Tracciamento della caratteristica di potenza generata da una turbina (Pelton, Kaplan, Francis) in funzione della velocità di rotazione e dell apertura del distributore. Tracciamento della caratteristica di coppia all asse di una turbina (Pelton, Kaplan, Francis) in funzione della velocità di rotazione e dell apertura del distributore. Tracciamento della caratteristica di rendimento di una turbina (Pelton, Kaplan, Francis) in funzione della velocità di rotazione e dell apertura del distributore. Visualizzazione dell impatto del flusso d acqua sulle pale per mezzo dello stroboscopio (opzionale). Page 2

3 5. Configurazione minima richiesta PC PC IBM o compatibile, minimo Pentium con Hard Disk (>10Gb) e CD drive, scheda grafica SVGA 800x600,, mouse, RAM 32 MB, porta USB; Software: MS-Windows 98 o successive; Stampante grafica. 6. Servizi richiesti Alimentazione elettrica: 220 V CA monofase, 50/60 Hz, 5 kw. Alimentazione idrica: riempimento vasca 500 l circa. 7. Pesi e Dimensioni Dimensioni: 1500x900x1500 h mm (circa) Peso netto: 450 kg (circa)

4 T r.p.m. Legenda sinottico 1. Vasca di alimentazione 2. Pompa centrifuga 3. Motore elettrico c.c. 4. Sensore di giri pompa 5. Misuratore coppia 6. Vacuometro (ingresso pompa) 7. Manometro (uscita pompa) 8. Trasduttore elettronico portata 9. Manometro (ingresso turbine) 10. Turbina Pelton 11. Turbina Francis 12. Turbina Kaplan 13. Linea test pompa 14. Gruppo frenatura turbine (da accoppiare all unità in prova) 15. Sensore di giri turbine 16. Trasduttore tensione e corrente servomotore 17. Quadro elettrico di controllo Cod. R01024/I 0206 Ed. 01 Rev. 01 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 4

5 IDRAULICA Software Idraulica di Base Generalità Il software Idraulica di base per H89.8D permette di unire alle note di teoria una vasta gamma di esercizi inerenti allo studio dell idraulica di base. Il software opera in ambiente MS-Windows e consente di eseguire tramite Personal Computer gli esperimenti previsti con il banco base e con i suoi kit opzionali. I dati sperimentali vengono inseriti manualmente dall utente e sono elaborati dal software che consente di ottenere a video o in stampa i diagrammi previsti nelle esercitazioni. I dati inseriti o calcolati possono essere salvati. Configurazione minima richiesta PC PC minimo Pentium con Hard Disk (>10Gb) e CD drive, scheda grafica SVGA minimo, mouse, RAM 32 MB, porta USB. Windows XP o successivi. Stampante grafica. DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

6 Cod. R0000/I 0612 Ed. 01 Rev. 01 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 2

7 HS108D (THW-10) Principi di Idraulica e Simulazione di Pompe Centrifughe Serie-Parallelo Sistema Operativo: Windows Descrizione del programma Il modulo di simulazione comprende un sinottico con lo schema di principio dell'impianto, il quale è costituito da due pompe, con comandi e strumentazione separati, funzionanti quindi in maniera indipendente. Dalla barra menù selezionando Nome Allievo si apre la finestra Se si provvederà alla digitazione del nome tutte le stampe saranno successivamente personalizzate. Inoltre con un click del mouse (il mouse diventa attivo quando il puntatore da diventa ) su verrà visualizzata la sezione della pompa centrifuga. l pulsante da accesso ad un breve compendio in cui le principali nozioni sull'idraulica e sulle pompe centrifughe, già presenti nel manuale, sono trascritte come ipertesto in maniera da essere facilmente consultabili. DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

8 Il circuito idraulico permette 4 principali configurazioni: funzionamento della pompa 1 singolarmente; funzionamento della pompa 2 singolarmente; funzionamento delle due pompe in serie; funzionamento delle due pompe in parallelo. Ogni pompa è provvista di valvola di non ritorno e di intercettazione sull'aspirazione, di valvola di regolazione sulla mandata e di strumentazione completa. Questa comprende: 1) servizio del motore elettrico in corrente continua: - amperometro; - volmetro; - contagiri; 2) servizio della pompa: - manometro sull'aspirazione; - manometro sulla mandata; - flussimetro. L'utilizzatore inoltre può scegliere l'altezza di aspirazione e il dislivello geodetico, modificando i valori dell'esercitazione visualizzati all'interno di un box tipo Le funzioni dei tasti descritti sono espletate anche dal menù Report. Per poter utilizzare i tasti è necessario dal Menù File selezionare Nuovo file o Apri file; questa operazione visualizzata nel riquadro sottoriportato trascrivere i dati degli strumenti su una pagina diagnostica, organizzandoli in tabelle. permetterà di Il tasto registra i dati; il tasto inizia una nuova tabella; il tasto apre la finestra in cui sono riportati tutti i valori delle letture degli strumenti ordinate in tabelle Page 2

9 Dalla barra menù di questa finestra alla voce Opzioni è possibile selezionare la Stampa delle tabelle della pompa scelta e richiamare i grafici. La voce Tabelle se l'esercitazione prescelta lo prevede permette la visualizzazione delle medesime a scorrimento. Il progressivo della tabella si può leggere su della barra menù che esegue la stessa funzione Il tasto apre la finestra relativa ai grafici e alla loro selezione per poter disegnare il grafico è necessario selezionarlo dalla barra menù su Grafici. nel caso riportato è possibile disegnare il grafico Portata/Prevalenza, sempre se supportato dalla relativa tabella, della pompa 1, della pompa 2, delle pompe in parallelo, delle pompe in serie. Il tasto seleziona il tipo di visualizzazione dei grafici: per punti o con curva continua interpolata. Applicazioni didattiche Il programma è articolato in maniera tale da rappresentare un utile ausilio per il Docente nella trattazione di argomenti inerenti le pompe centrifughe ed un valido supporto per l'allievo che può procedere alla verifica dei medesimi. Lasciando, ovviamente al docente la scelta, si propongono, qui di seguito, alcune applicazioni didattiche. Avviamento di una pompa Determinazione della caratteristica Q - h Caratteristiche a giri variabili Determinazione della curva della potenza e del rendimento

10 Determinazione della curva caratteristica di un circuito Determinazione del punto di lavoro Funzionamento pompe in parallelo Confronto tra funzionamento normale ed in parallelo Funzionamento pompe in serie Confronto tra funzionamento normale ed in serie Determinazione del punto di lavoro pompe in serie Confronto tra punto di lavoro nel funzionamento normale ed in serie. Richiami E' prevista inoltre una sezione "RICHIAMI", selezionabile da barra menu, in cui vengono ricordate alcune leggi e definizioni di cui si fa uso nel programma. Descrizione Il programma è articolato in maniera tale da rappresentare un utile ausilio per il Docente nella trattazione di argomenti di Principi di idraulica ed un valido supporto per l'allievo che può procedere alla verifica dei medesimi. Nell'ipotesi che "Un liquido ideale è privo di viscosità e la sua densità rimane costante al variare della pressione e della temperatura", che "Il regime è laminare ed il moto permanente" e che la sezione di efflusso al termine della tubazione è orizzontale (la lunghezza delle tubazioni nell'ipotesi sopra esposta è ininfluente), gli argomenti che si possono sviluppare si trovano nei capitoli: - IDROSTATICA; - IDRODINAMICA; - IDROMETRIA. Pur lasciando piena libertà al Docente su come operare, il programma consente alcune interessantissime possibilità di trattazione: 1. Esperienza di Torricelli 2. Pressione idrostatica 3. Formula di Torricelli 4. Manometro differenziale 5. Venturimetro Al suo avvio il programma presenta una schermata Page 4

11 su cui sono visualizzate le sezioni: 1. Dati dell'esercizio; 2. Valori portate/velocità; 3. Valori relativi al venturimetro; 4. Il tempo di riempimento; 5. La velocità; 6. Un sinottico grafico che rappresenta il serbatoio e il grafico pressione/altezza; L'utilizzatore può modificare i valori dell'esercitazione e la portata immissione (sezione Valori portate/velocità) e inoltre determinare la velocità di esecuzione dell'esercitazione stessa. Tutti questi parametri possono essere modificati anche durante l'esercitazione ad esclusione dell'altezza e del volume del serbatoio che possono essere modificati solo quando il livello del serbatoio stesso è zero. Sul grafico pressione-altezza sono visualizzati i valori massimi; è sufficiente posizionare sul grafico il mouse e, premendo il pulsante sinistro, farlo scorrere per leggere tutti gli altri valori

12 IDRAULICA H38D/EA-H38D/E - Unità di Studio sulle Perdite di Carico H38D/EA - Unità di Studio sulle Perdite di Carico Autosufficiente (Cod ) 1. Generalità Il gruppo H38D riunisce tutti gli elementi necessari per condurre un approfondito studio delle perdite di carico nelle tubazioni e nelle valvole di intercettazione. L impianto è facilmente manovrabile e dispone di numerose sagome di prova e valvole di diverso tipo. Sul gruppo sono montati alcuni organi di contrazione per la determinazione della portata, un tubo di Pitot per la misura della velocità del flusso di acqua ed un manometro per la misura delle differenze di pressione. Le misure, che possono essere effettuate variando le condizioni di esercizio, possono essere agevolmente confrontate con i dati risultanti dalla teoria. L unità è disponibile in due versioni: H38D/EA - Autosufficiente (cod ) H38D/E - Alimentato da rete idrica (cod ). Il gruppo viene fornito con una completa manualistica, dove sono riportati la descrizione dell unità H38D/EA, la messa in funzione, le modalità operative e numerose esperienze didattiche corredate da risultati sperimentali. Un sistema di acquisizione e analisi dati per Personal Computer (opzionale), denominato SAD/H38D, consente l esecuzione automatica delle misure, la produzione su video o in stampa delle curve caratteristiche, l archiviazione su disco o la stampa dei dati sperimentali. Con la presenza del sistema di acquisizione dati, gli strumenti analogici vengono sostituiti da trasduttori elettrici con visualizzazione. 2. Composizione e Descrizione Le unità H38D/EA (vedi fig.1) e H38D/E comprendono: Telaio carrellato Unità di alimentazione elettrica di sicurezza (solo H38D/EA); DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

13 Gruppo di alimentazione idraulica comprendente la pompa e il serbatoio dell acqua (solo H38D/EA); N. 3 tubazioni di prova con tratti rettilinei a diversa sezione; N. 2 tubazioni a gomiti di diversa sezione; N. 6 valvole di diverso tipo; N. 3 Strumenti di misura della portata (diaframma tarato, Venturimetro, Contatore volumetrico); Strumento di misura della velocità (Tubo di Pitot); N. 1 Manometro ad U per la misura della pressione (solo per versioni manuali). Il telaio carrellato consente di spostare facilmente l unità. L unità di alimentazione elettrica (solo H38D/EA) comprende un interruttore generale con protezione motore. Il gruppo di alimentazione idraulica è composto da: elettropompa centrifuga (solo per H38D/EA): - velocità: rpm (a 50/60 Hz); - potenza: 0,45 kw; - portata: 8 50 l/min; - prevalenza: 44 8 m H 2 O; vasca con coperchio, capacità: 100 l (solo H38D/EA); flussimetro in plexiglass a lettura diretta 3000 l/h max (solo per versioni manuali); manometro per il controllo della pressione alla mandata della pompa (0 6 bar). Le tubazioni di prova rettilinee comprendono: N. 2 tubi lineari di diametro interno 16 mm e10 mm; Le tubazioni di prova a gomiti comprendono: tubo con gomiti a 90 a raggio stretto; tubo con gomiti a 90 a raggio largo (curve). Il set di valvole è composto da: valvole a sfera di diverso diametro; valvola lenticolare; valvola a membrana; valvola a saracinesca; valvola a spillo. Gli strumenti per la misura della portata comprendono: diaframma calibrato; Venturimetro; contatore volumetrico. Lo strumento per la misura della velocità è un tubo di Pitot. Lo strumento per la misura delle differenze di pressione è: manometro a U a mercurio scala mm (solo per versioni manuali). Il gruppo dispone di numerose prese di pressione ad innesto rapido a cui può essere facilmente collegato il manometro differenziale in dotazione. Sul gruppo sono montati componenti commerciali comunemente in uso nelle applicazioni tecniche; ciò consente di eseguire misure molto precise e di interesse pratico. La presenza contemporanea di diversi misuratori di portata permette, invece, di comprendere la difficoltà delle misure pratiche. 3. Esperienze realizzabili Misura delle perdite di carico distribuite con tubazioni lineari di diversa sezione. Confronto tra i valori teorici e sperimentali delle perdite di carico distribuite. Misura delle perdite di carico concentrate nei gomiti a raggio largo (curve) e raggio stretto. Confronto tra i valori teorici e sperimentali delle perdite di carico concentrate nelle curve e nei gomiti. Misura delle perdite di carico concentrate nelle valvole di intercettazione. Confronto tra i valori teorici e sperimentali delle perdite di carico concentrate nelle valvole. Misure di velocità con il tubo di Pitot. Misure di portata con il Venturimetro, con il diaframma tarato, con il flussimetro a lettura diretta, con il contatore volumetrico (e con il tubo di Pitot). Confronto tra i valori teorici e sperimentali della portata utilizzando i diversi strumenti di misura. Calcolo dell errore di linearità dei diversi strumenti di misura della portata. Page 2

14 4. Servizi richiesti Alimentazione elettrica: 220 V c.a. monofase, 50/60 Hz (solo H38D/EA). Alimentazione idrica: 3000 l/h (solo H38D/E). Scarico acqua: portagomma ¾ min (sia su H38D/E che sul serbatoio dell H38D/EA). 5. Pesi e Dimensioni Dimensioni: 2650 x 900 x 1900 h mm Peso netto: 140 kg Sinottico generale 1. Elettropompa (solo H38D/EA) 2. Vasca (solo H38D/EA) 3. Flussimetro (solo versione manuale) 4. Manometro Bourdon 5. Curva Tubo lineare diametro interno Tubo lineare diametro interno Tubo con gomiti a 90 raggio stretto 9. Tubo con gomiti a 90 raggio largo 10. Gomito a Gomito a Valvola a sfera ½ 13. Valvola a sfera 3/8 14. Valvola lenticolare 15. Valvola a membrana 16. Valvola a saracinesca 17. Valvola a spillo 18. Diaframma calibrato 19. Venturimetro 20. Tubo di Pitot 21. Contatore volumetrico 22. Manometro a U (solo versione manuale) 24. Valvola di pressurizzazione impianto e regolazione portata 25. Valvola di aspirazione elettropompa (solo H38D/EA) 26. Valvola di ingresso acqua nei tubi di prova 27. Valvola di esclusione tubi di prova 28. Valvola di sfogo aria 29. Misuratore di portata principale a flangia tarata 30. Trasduttore elettronico pressione differenziale per la misura portata acqua (solo con SAD/H38D) 31. Indicatore digitale differenza di pressione (solo con SAD/H38D) 32. Trasduttore elettronico pressione differenziale per la misura delle perdite di carico con display (solo con SAD/H38D) I. Interruttore generale con protezione motore E. Unità di condizionamento segnali e conversione A/D Punti di misura

15 SAD/H38D - Sistema Automatico di Acquisizione Dati per H38D 1. Generalità Il sistema permette di eseguire gli esperimenti previsti per l'unità di studio sulle perdite di carico nelle tubazioni Didacta H38D attraverso un Personal Computer di trarne i massimi vantaggi didattici. E' possibile acquisire automaticamente le grandezze necessarie per lo svolgimento delle prove (pressione differenziale e portata), elaborarle ed ottenere su PC i dati ed i diagrammi che permettono di capire il fenomeno delle perdite di carico nei tubi, nelle curve, nei gomiti, nelle valvole e di studiare gli strumenti per la misura della portata di cui è dotata l unità di studio H38D. Con il sistema viene fornito un completo manuale didattico di guida che descrive le caratteristiche del sistema hardware e software, illustra la messa a punto del sistema di acquisizione dati, propone numerose esercitazioni didattiche, fornisce dati e diagrammi sperimentali di esempio. 2. Composizione Il sistema si compone di: Kit di trasduttori elettronici completo di unità di alimentazione e condizionamento segnali e scheda di conversione A/D (cod ). Software di acquisizione e analisi dati per Windows (cod ). 3. Descrizione Kit Trasduttori Elettronici completo di unità di alimentazione e condizionamento segnali e scheda di conversione A/D (cod ) Il kit include i seguenti trasduttori: Trasduttore elettronico di pressione differenziale a flangia tarata per la misura della portata principale Q dotato di indicatore digitale e trasmettitore di segnale; Trasduttore elettronico di pressione differenziale per la misura della differenza di pressione p dovuta ai diversi elementi in prova dotato di indicatore digitale e trasmettitore di segnale. L unità di alimentazione e condizionamento segnali consente la conversione dei segnali forniti in segnali standard adatti alla successiva conversione A/D. L unità è collegabile ad un Personal Computer con porta USB. Software di Acquisizione e Analisi Dati (Cod ) Il software di acquisizione ed analisi dati opera in ambiente MS-Windows e consente l acquisizione automatica dei segnali forniti dai trasduttori installati sull impianto e il calcolo di altri parametri. Il software consente di ottenere a video o in stampa i diagrammi dei dati acquisiti in funzione del tempo e i diagrammi previsti nelle esercitazioni. I dati acquisiti o calcolati possono essere salvati su disco in formato ASCII. E inoltre possibile l esecuzione di simulazioni introducendo i dati da tastiera. 4. Configurazione minima richiesta PC PC minimo Pentium con Hard Disk (>10Gb) e CD drive, scheda grafica SVGA minimo, mouse, RAM 32 MB, porta USB. MS-Windows XP o successivi. Stampante grafica. 5. Peso e dimensioni Dimensioni: 540 x 350 x 200 h mm Peso: 15 kg Cod. R00312/I 0911 Ed. 01 Rev In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 4