L’insegnamento dell’Idraulica contribuisce, con gli insegnamenti dell'area della fisica, a presentare le leggi fondamentali della meccanica dei fluidi.
Calcolo delle Pompate Necessarie per l'Estensione di un Cilindro
Consideriamo un cilindro con una corsa H di 50 mm azionato da una pompa a mano. Deve essere eseguita una corsa a vuoto L di 30 mm. Quante pompate occorrono per ottenere l’estensione completa del cilindro?
Dati:
- Area del pistone: A = 132,7 cm²
- Corsa totale del cilindro: H = 50 mm
- Corsa a vuoto: L = 30 mm
Corsa a Vuoto
Per la corsa a vuoto, utilizziamo la formula:
S BP (mm) = [V BP (cm³).10] : A (cm²)
Con una portata ad ogni corsa della pompa V BP = 32 cm³:
S BP = (32.10) : 132,7 mm = 2,4 mm
Il numero di pompate per la corsa a vuoto si calcola dividendo la corsa a vuoto per la corsa ad ogni pompata:
PB BP = L (mm) : S BP (mm) = 30 : 2,4 = 13 pompate
Corsa Sotto Carico
Per la corsa sotto carico, utilizziamo la formula:
S AP (mm) = [V AP (cm³).10] : A (cm²)
Con una portata ad ogni corsa della pompa V AP = 3 cm³:
S AP = (3.10) : 132,7 mm = 0,23 mm
Il numero di pompate per la corsa sotto carico si calcola dividendo la corsa residua per la corsa compiuta ad ogni pompata:
PB A = [H(mm) - L(mm)] : S AP(mm) = [50-30] : 0,23 = 87 pompate
Risultato Finale
In totale, il numero di pompate necessarie è:
PB BP + PB AP = 13 + 87 = 100 pompate
Velocità di Estensione di un Cilindro Idraulico
La velocità d’estensione di un cilindro idraulico azionato con una pompa elettrica dipende dall’area del pistone nel cilindro e dalla portata dell’elettropompa. Per le pompe bistadio si deve porre per il movimento del cilindro senza carico la portata a bassa pressione Q BP e per gli spostamenti sotto carico invece la portata ad alta pressione Q AP.
Formula:
v(mm/s) = [Q(l / min).166,67] : A (cm²)
Dove:
- v = velocità del cilindro in mm / s
- Q = portata della pompa in l / min
- A = area del pistone nel cilindro in cm²
Esempio di Calcolo della Velocità
Consideriamo un cilindro azionato da una pompa elettrica.
Tabella Riassuntiva delle Formule e Variabili
| Variabile | Descrizione | Unità di Misura |
|---|---|---|
| V | Portata ad ogni corsa della pompa | cm³ |
| S | Spostamento del carico ad ogni pompata | mm |
| A | Area del pistone | cm² |
| H | Corsa totale del cilindro | mm |
| L | Corsa a vuoto | mm |
| Q | Portata della pompa | l / min |
| v | Velocità del cilindro | mm / s |
Modalità di Valutazione dell'Apprendimento
L’esame prevede:
- una prova scritta, consistente nella soluzione di due esercizi relativi ad argomenti trattati nel corso, da completare in due ore;
- una prova orale consistente nella discussione di due o più temi trattati nel corso.
La prova scritta è propedeutica alla prova orale, cui si accede dopo aver ottenuto almeno la sufficienza in entrambi gli esercizi della prova scritta. La prova orale deve essere sostenuta nello stesso appello.
Criteri di Attribuzione del Voto Finale
Perché l'esito complessivo della valutazione sia positivo, lo studente deve conseguire almeno la sufficienza, pari a diciotto punti, in ognuna delle prove prima descritte. La valutazione massima è raggiunta dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti del corso nell'ambito delle prove.
Riferimenti Bibliografici
- Mossa, Petrillo. Idraulica. Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2013.
- Citrini, Noseda. Idraulica. Casa Editrice Ambrosiana, MIlano, 1987.
- Cengel, Cimbala. Meccanica dei fluidi.
- Cengel, Cimbala. Fluid Mechanics.
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