logiche e processi di controllo prof. paolo bevilacqua trieste, 16 maggio 2007 consorzio...

LOGICHE E PROCESSI DI LOGICHE E PROCESSI DI CONTROLLOCONTROLLO

Prof. Paolo BevilacquaProf. Paolo Bevilacqua

Trieste, 16 Maggio 2007Trieste, 16 Maggio 2007

CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO NAZIONALEPER L’INGEGNERIA DELLE GEORISORSEtra le Università di Bologna, Cagliari, Roma “La Sapienza” e Triestee-mail: [email protected] / www.cinigeo.it / Tel: +39.0668192067 Fax: +39. 0668136903 Sede legale e operativa: via di Monte Giordano 13, 00186 Roma – ItaliaC.F. 96151860580 - P.IVA 04127981001

Cos’è un processo?Cos’è un processo?

Processo:Processo: Un processo è un insieme di attività correlate o Un processo è un insieme di attività correlate o interagenti che trasformano elementi in interagenti che trasformano elementi in entrata in elementi in uscita fornendo valore entrata in elementi in uscita fornendo valore aggiunto. aggiunto. [ Norma UNI EN ISO 9000:2000 ][ Norma UNI EN ISO 9000:2000 ]

RISORSERISORSE

PRODOTTI PRODOTTI IN IN

INGRESSOINGRESSO

RISULTATIRISULTATI

CONTROLLOCONTROLLO

CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO NAZIONALEPER L’INGEGNERIA DELLE GEORISORSEtra le Università di Bologna, Cagliari, Roma “La Sapienza” e Triestee-mail: [email protected] / www.cinigeo.it / Tel: +39.0668192067 Fax: +39. 0668136903 Sede legale e operativa: via di Monte Giordano 13, 00186 Roma – Italia

Administrator

Il controllo puo' avvenire in ogni fase del processo:sui prodotti in ingressosulle risorse applicatesui risultati ottenuti

MonitoraggiMonitoraggio:o:

Controllo:Controllo:

Rilevazione sistematica delle variazioni di una Rilevazione sistematica delle variazioni di una specifica caratteristica chimica o fisica di specifica caratteristica chimica o fisica di emissione, scarico, consumo, parametro emissione, scarico, consumo, parametro equivalente o misura tecnica. Si basa su equivalente o misura tecnica. Si basa su misurazione ed osservazioni ripetute con una misurazione ed osservazioni ripetute con una frequenza appropriata con lo scopo di fornire frequenza appropriata con lo scopo di fornire informazioni utili.informazioni utili.NB: non è detto che sia in continuoNB: non è detto che sia in continuo

(Preventivo o successivo)(Preventivo o successivo)Complesso di azioni per valutare o verificare Complesso di azioni per valutare o verificare un valore o un parametro in modo da un valore o un parametro in modo da confrontarlo con una situazione di riferimento confrontarlo con una situazione di riferimento o per determinare irregolarità.o per determinare irregolarità.

Introduzione: differenze tra Introduzione: differenze tra mmonitoraggio e controlloonitoraggio e controllo


Scopo del controlloScopo del controllo

Verifica di Verifica di determinatdeterminati i recquisiti:recquisiti:

SicurezzaSicurezza

Specifiche di prodottiSpecifiche di prodotti

NormativaNormativa

Vincoli operativiVincoli operativi

Aspetti economiciAspetti economici

Il controllo si può esplicare in un’azione correttiva apportata al sistema.Il controllo si può esplicare in un’azione correttiva apportata al sistema.

CONTROLLOCONTROLLO

Motori elettrici, valvole, pistoni idraulici, Motori elettrici, valvole, pistoni idraulici, relay, polimeri elettroattivi, attuatori relay, polimeri elettroattivi, attuatori

piezoelettricipiezoelettriciATTUATORIATTUATORI

PROCESSOPROCESSOININ OUTOUT

REGOLAZIONEREGOLAZIONEIn feedbackIn feedback

In avantiIn avanti

Università degli Studi di Trieste

Un attuatore è un meccanismo attraverso cui un agente (per esempio l'unità di controllo elettronico, quale la centralina automobilistica) agisce su un ambiente. L'agente può essere o un agente intelligente artificiale o un qualsiasi altro essere autonomo (umano, animale).Anche un meccanismo che mette qualcosa in azione automaticamente è detto attuatore.Alcuni esempi di attuatori sono:Umano - braccia, mani, dita, gambe parti di un robot che interagiscono con l'esterno - meccanismi di presa, bracci meccanici ed altre parti in movimento. server di e-mail - software di aggiornamento In ingegneria gli attuatori sono un tipo di trasduttore capace di trasformare un segnale in input (tipicamente elettrico) in movimento. Esempi di attuatori sono i motori elettrici, pistoni idraulici, relay, polimeri elettroattivi, attuatori piezoelettrici,... .I motori sono usati soprattutto quando si richiedono movimenti circolari, ma possono essere impiegati per applicazioni lineari trasformando un movimento da circolare a lineare utilizzando un trasduttore a vite senza fine. D'altra parte alcuni attuatori, come quelli piezoelettrici, sono intrinsecamente lineari.

Administrator

vantaggi regolazione in feedback-- non interessa qual'e' la natura del processo-- mira al raggiungimento dell'obiettivo-- non è necessario conoscere i disturbi (parametri in ingresso non controllabili)svantaggi regolazione in feedback-- bisogna aspettare che il disturbo si manifesti nei prodotti prima che si possa intervenire (ovvero puo' generare instabilità nel processo)vantaggi regolazione in avanti-- interviene prima che il disturbo dia conseguenze al processosvantaggi regolazione in avanti--è necessario conoscere la natura del processo (le relazioni che intercorrono tra imput e output)

Tipi di misureTipi di misure Misure Misure dirette:dirette: Misure indiretteMisure indirette Misure Misure strumentalistrumentali

ContinueContinue

DiscontinueDiscontinue

Misure per Misure per confrontoconfronto Misure per sostituzioneMisure per sostituzione

Misure differenzialiMisure differenziali

Misure secondo Misure secondo definizionedefinizione


Misure di zeroMisure di zero

Administrator

Il metodo diretto è il metodo nel quale il valore del misurando è ottenuto leggendo direttamente la grandezza di interesse, confrontandola con un'altra della stessa specie, scelta come campione e rappresentante l'unità di misura (o un multiplo di essa).Il metodo indiretto è il metodo nel quale la misura è ottenuta leggendo una o più grandezze legate funzionalmente al valore del misurando, ma non omogenee alla grandezza d’interesse. Per poter utilizzare questo metodo è necessario conoscere preventivamente le relazioni che legano tra loro queste grandezzeIl metodo strumentale è il metodo nel quale il valore del misurando si ottiene direttamente dal sistema di misura che viene applicato ad esso. Il valore viene letto immediatamente su una scala, un quadrante o un indicatore del sistema stesso. Nel caso più semplice il sistema è composto da un solo strumento.Il metodo per confronto è un metodo nel quale il misurando è confrontato simultaneamente con uno strumento che rappresenta una grandezza di valore noto. L'operazione di confronto può essere eseguita ad occhio nudo o con l'ausilio d'apposite attrezzature.Il metodo per sostituzione è un metodo nel quale il misurando è sostituito con una grandezza della stessa natura di valore noto, scelta in modo che gli effetti su uno strumento indicatore siano gli stessi. Il valore del misurando sarà pari al valore della grandezza nota, quando questa darà la stessa lettura che si ottiene applicando il misurando sullo strumento indicatore.Il metodo differenziale è un metodo nel quale il valore del misurando è determinato tramite un confronto con una grandezza di valore noto e poco differente dal valore del misurando, del quale si misura la differenza rispetto al riferimento. Il valore del misurando si ottiene dalla somma algebrica tra il valore nominale della grandezza di riferimento e la differenza misurata.Il metodo di zero (chiamato anche metodo di riduzione a zero) è il metodo nel quale il valore del misurando è ottenuto quando nel sistema di misura è stato raggiunto un equilibrio variando una o più grandezze di valore noto, collegate al misurando da una relazione anch'essa nota. Il valore si ricava applicando l'equazione che definisce la relazione (nel caso più semplice potrebbe essere un'equivalenza), alla grandezza nota che è stata variata.Il metodo secondo definizione è il metodo di misura nel quale il valore del misurando è ottenuto in accordo con la definizione stessa dell’unità di misura di tale grandezza.da wikipedia

Strumenti di misura (1/2)Strumenti di misura (1/2)

Sensori di Sensori di temperatura:temperatura:

TermocoppieTermocoppie

Termometri a dilataz.di fluidoTermometri a dilataz.di fluido

Termoresistenze (relaz. lineare resist- temp)Termoresistenze (relaz. lineare resist- temp)Termistori (relaz.non lineare)Termistori (relaz.non lineare)

Termometri a dilataz.di solidoTermometri a dilataz.di solidoPirometri otticiPirometri otticiTermometri a cristallo di quarzoTermometri a cristallo di quarzo

Sensori di pressione:Sensori di pressione:

Manometri a spostamento di liquidoManometri a spostamento di liquidoManometri a deformazione elastica (es.Bourdon)Manometri a deformazione elastica (es.Bourdon)SoffiettiSoffiettiDiaframmiDiaframmi

Trasduttore piezoelettricoTrasduttore piezoelettrico

Manometri con elemento elettricoManometri con elemento elettricoTrasduttore piezoresistivoTrasduttore piezoresistivo

Misuratori a camera di ionizzazioneMisuratori a camera di ionizzazione

Strumenti di misura (2/2)Strumenti di misura (2/2) Sensori di flusso:Sensori di flusso:

VortexVortex Stramazzo BazinStramazzo Bazin

Stramazzo CipollettiStramazzo Cipolletti

Stramazzo a soglia largaStramazzo a soglia larga

Misuratori elettromagneticiMisuratori elettromagnetici

Stramazzo triangolareStramazzo triangolare

Misuratori della portata di massaMisuratori della portata di massa

Moto in pressioneMoto in pressione Moto liberoMoto libero

Tubo di pitotTubo di pitot

Diaframmi, boccagli, venturimetriDiaframmi, boccagli, venturimetri

Ad impattoAd impattoMisuratore a risalto (canale Venturi)Misuratore a risalto (canale Venturi)Misuratori ad area variabileMisuratori ad area variabile

Misuratori volumetriciMisuratori volumetrici

Ad ultrasuoniAd ultrasuoni

Turbine ed anemometriTurbine ed anemometri

A tempo di transitoA tempo di transito

A effetto dopplerA effetto doppler

Gli impianti per la Gli impianti per la valorizzazione delle materie valorizzazione delle materie

primeprime

Misura di portataMisura di portata Misura di densitàMisura di densità

GranulometriaGranulometria


Misura di livello / quantitàMisura di livello / quantità

Misure qualitativeMisure qualitative


Misura di livello (1/4)Misura di livello (1/4)

Il sensore si attiva Il sensore si attiva quando registra una quando registra una variazione di pendenza variazione di pendenza di 10° dalla verticaledi 10° dalla verticale

Tramoggia di carico Tramoggia di carico


Misure di livello(2/4)Misure di livello(2/4)

Misura di livello di un serbatoioMisura di livello di un serbatoio Regolazione di livello di un serbatoioRegolazione di livello di un serbatoio

IdrometroIdrometro Valvola di regolazioneValvola di regolazione

GalleggianteGalleggiante


Misure di livello (3/4)Misure di livello (3/4)

Misuratore di livello con pompa ad aria Misuratore di livello con pompa ad aria

Serbatoio con liquido Serbatoio con liquido chiarificatochiarificato

Serbatoio con torbida Serbatoio con torbida

Administrator

il livello liquido è determinato misurando la pressione richiesta per forzare un gas nel liquido ad un punto sotto la superficie. MAGGIORE è IL TIRANTE DEL SERBATOIO E MAGGIORE DOVRà ESSERE LA PRESSIONE NECESSARIA AD INSUFFLARE ARIA NELLO STESSO. In questo modo la misura del livello può essere ottenuta senza che il liquido entri nelle condutture o nello strumento. Una soffiante di aria o di gas pulita è collegata ad un'estremità del tubo. La valvola di controllo crea una perdita di carico nella corrente d'aria , fino a che essa equilibri la pressione del sebatoio all'altra estremità del tubo e tale pressione è mantenuta costante tramite la fuga delle bolle di aria attraverso il liquido. la pressione è misurata attraverso un manometro collegato al tubo. Uno strumento di pressione collegato a questo punto può essere fatto per registrare incrementi in termini di livello o volume di liquido. L'installazione indicata in Fig.di dx è suggerita nelle applicazioni speciali che coinvolgono le sospensioni dii alta consistenza o di fango, o quando il liquido nel serbatoio è altamente turbolento e causerebbe troppe oscillazioni di pressione. Un piccolo flusso continuo di acqua effettuato da un rubinetto fluisce nel serbatoio attraverso una valvola di non ritorno e pareggia le pressioni idrostatiche di pozzo e serbatoio (non è detto che il tirante sia il medesimo). È essenziale che tutti i collegamenti di aria eliminino le varie ostruzioni che si possono formare e che gli strumenti siano mantenuti puliti. Se ci sono colpi d'ariete o cicli di carico nella tubazione l'umidità può condensare, causando una base di acqua nella tubazione e letture falsate. Il liquido può essere eliminato spegnendo lo strumento e insufflando aria a pressione maggiore dal clenout plug . il rotametro serve a capire quando si forma questa ostruzione di aria condensata e puo' essere collegato ad un'allarme che avverte di questo malfunzionamento. l'ostruzione può avvenire nel tubo dentro il serbatoio o alla base del rotametro.


Misure di livello (4/4)Misure di livello (4/4)

Misuratore di livello a radioisotopiMisuratore di livello a radioisotopi

Si utilizza anche per i solidiSi utilizza anche per i solidiDifficilmente danneggiabileDifficilmente danneggiabile


primeprime






Misura di portataMisura di portata

LiquidaLiquida

SolidaSolida


Accuratezza Accuratezza ~ 0,5 %~ 0,5 %

Misure di portata (massa)Misure di portata (massa)

Bilancia a trasduttore di Bilancia a trasduttore di pressione pressione

Bilancia ad Bilancia ad assorbimento di raggi x assorbimento di raggi x

Misure di portata (fluido)Misure di portata (fluido)

Acqua di lavaggioAcqua di lavaggio

Aria spargerAria sparger

Flussimetro magneticoFlussimetro magnetico

Flussimetro idraulico Flussimetro idraulico (Rotametro)(Rotametro)



primeprime






Misura di densitàMisura di densità


Misure di densità (1/2)Misure di densità (1/2)Densimetro pneumatico con soffiettoDensimetro pneumatico con soffietto

Administrator

il Densimetro pneumatico è uno strumento di precisione per misurare la densità fluida , adattabile a qualsiasi grado di automazione . Il liquido che è misurato è distribuito attraverso un tubicino vuoto nel densimetro. Questo tubicino è fissato ad un sistema in equilibrio, sensible a reagire al minimo cambiamento di densità fluida. Una soffiante alimenta una corrente di aria costante sotto pressione regolata attraverso l'ugello alla base del braccio della bilancia. il cambiamento nella densità fluida cambial'apertura dell' ugello e produce un cambiamento proporzionale di contropressione che si trasmette al soffietto (bellows) ed alle riceventi a distanza(recorder) che registrano la variazione. Il soffietto applica una forza di risposta al braccio della bilancia che ripristina l'ecquilibrioche si ha con i 3 - 15 PSI standard di lettura.


Misure di densità (2/2)Misure di densità (2/2)

Densimetro nucleareDensimetro nucleare

Administrator

- Densimetro nucleare: consistono di una fonte di raggi gamma ed il relativo schermo protettivo collegato, un rivelatore di raggi ionizzati e un amplificatore/indicatore. Sono montati sui tubi di 4 pollici e più grandi, secondo le indicazioni di Fig. . Il densimetro nucleare è uno strumento di misura sensibile; l'aria trascinata nella torbida deve essere svuotata dal tubo o eliminata dalla sospensione perchè introduce un'errore e di conseguenza lo strumento dovrebbe essere montato su una sezione verticale e ascendente di flusso del tubo per assicurare il flusso completo del tubo e per evitare la stratificazione della torbida. L'assistenza dei fornitori dovrebbe essere sollecitata se l'installazione di un tal dispositivo è contemplata. A causa di radiazione, vii è un rischio per la sicurezza e determinate precauzioni devono essere prese. In alcuni paes è richiesto un permesso governativo.


primeprime






Misure qualitative (1/2)Misure qualitative (1/2)

Fluorescenza a raggi XFluorescenza a raggi X

Misure di pHMisure di pH Misure di potenziale di ossido-riduzioneMisure di potenziale di ossido-riduzione


Valutare l’efficienza del processo misurando la composizione del prodotto in entrata e in uscita

dall’impianto

Controllare il mezzo denso per ridurre l’ossidazione

Misure qualitative (2/2)Misure qualitative (2/2)


Influenza della forma dei granuli sulla separazione con Tri-floInfluenza della forma dei granuli sulla separazione con Tri-flo

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

-0.05 0.00 0.05 0.10

(g/cm3)

sin

k fr

acti

on

1.5x1.5x3

1.5x1.5x6

1.5x1.5x12

3x3x6

3x3x12

4.5x4.5x9

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

-0.05 0.00 0.05 0.10

(g/cm3)

sin

k fr

acti

on

1.5x3x3

1.5x6x6

1.5x12x12

3x6x6

3x12x12

4.5x9x9

6x12x12

Curva di partizione per tracers di forma allungata

Curva di partizione per tracers di forma piatta


primeprime






Strumenti utilizzatiStrumenti utilizzati Analisi granulometrica (1/2)Analisi granulometrica (1/2)

SetacciSetacci

Sedigrafo a raggi X Sedigrafo a raggi X

Bilance di sedimentazione Bilance di sedimentazione

Granulometro laser Granulometro laser

Analisi granulometrica (2/2)Analisi granulometrica (2/2)Scopo dell’analisiScopo dell’analisi

Curve di partizione per particelle di differente granulometriaCurve di partizione per particelle di differente granulometria



Recupero e tenore al sink di piombo e zinco con DWP e Tri-Flo Recupero e tenore al sink di piombo e zinco con DWP e Tri-Flo

logiche e processi di controllo prof. paolo bevilacqua trieste, 16 maggio 2007 consorzio...

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