Elementi di Ingegneria dei Sistemi

Elementi di Ingegneria dei Sistemi per l'analisi di Macchine e Impianti

• Concetto di "sistema": Unità fisica e funzionale composta da più parti interagenti, che formano un tutt'uno con una finalità comune. Insieme di entità connesse tra loro da relazioni visibili o definite dall'osservatore. Un ente che risponde ad un'azione con una reazione.

• Idee e domande: Interazione di più parti per uno scopo comune. Chi è interno ed esterno al sistema? Trasformazione dell'input in output. Come valutare l'efficacia della trasformazione?

Sistema Termodinamico

• Definizione: Porzione di spazio materiale separata dall'ambiente esterno da una superficie di controllo (reale o immaginaria, rigida o deformabile). Può scambiare materia ed energia con l'esterno.

• Superficie di controllo: L'entità, materiale o geometrica, che separa il sistema dall'ambiente esterno.

• Rendimento (termodinamico): Indica l'efficienza nella conversione di energia in un ciclo diretto (es., motore). Rapporto tra il lavoro compiuto dal sistema e l'energia fornita. Rapporto tra la potenza uscente e quella entrante nel sistema. Es espresso come numero puro compreso tra 0 e 1.

Altri tipi di rendimenti nelle macchine (1/2)

• Rendimento meccanico/organico: Efficienza nella trasmissione di energia tra componenti meccanici, considerando gli attriti.

• Rendimento idraulico: Capacità della macchina idraulica di trasferire energia, considerato le resistenze incontrate dal fluido e l'energia non convertita. Dipende da fluidodinamica e geometria.

Altri tipi di rendimenti nelle macchine (2/2)

• Rendimento volumetrico (motore): Misura della completezza del riempimento del cilindro rispetto ai valori teorici.

• Rendimento volumetrico (macchina idraulica): Quantificazione della capacità di elaborare liquido nella macchina, considerando le tenute idrauliche.

Schematizzazione della realtà tramite sistemi - vantaggi

• Suddivisione in sottosistemi: Semplifica l'analisi dei sistemi complessi.
• Interazioni: Identifica le interazioni tra i sottosistemi.
• Flussi: Identifica i flussi di materia ed energia.
• Criticità e possibilità di miglioramento: Individua punti deboli e potenziali miglioramenti.

Procedimento di indagine della realtà tramite approccio sistemico

• Schematizzazione: Individuazione delle superfici di controllo dei singoli sistemi e input/output (materia ed energia).

• Calcolo: Assegnazione/calcolo dei rendimenti dei singoli sistemi e del sistema complessivo.

Rendimento di due sistemi in serie

• Sistemi in serie: L'uscita del primo sistema è l'ingresso del secondo.

• Rendimento complessivo: Prodotto dei rendimenti dei singoli sistemi.

Rendimento di due sistemi in parallelo

• Sistemi in parallelo: I sistemi sono alimentati dallo stesso input e/o i loro output confluiscono.

• Rendimento complessivo: Media ponderata dei rendimenti dei singoli sistemi.

Calcolo del rendimento di più sistemi interfacciati

• Identificazione: Identificare schemi composti da sistemi in serie e parallelo.

• Applicazione formule: Applicare le formule di rendimento viste per i casi in serie e parallelo.

Esempi di sistemi meccanici con configurazioni serie-parallelo: le molle

• Tipi di molle: Descrizione delle diverse tipologie di molle (barra di torsione, molla ad elica, molla a spirale piana, balestra, molla a disco/tazza).

Configurazioni in serie e in parallelo delle molle

• Parallelo: Aumenta la rigidezza del sistema.
• Serie: Diminuisce la rigidezza del sistema.

Non linearità dei sistemi elastici a molle

• Scostamento lineare: Discussione dello scostamento dal grafico lineare F=f(Δl).
• Sistemi softening/stiffening: Specifica i casi in cui lo scostamento da una retta è causato da non linearità del mezzo o della legge di schiacciamento della molla.

Questo quiz esplora i concetti fondamentali dell'ingegneria dei sistemi, incluse le definizioni di sistema e le dinamiche dei sistemi termodinamici. Saranno discusse le interazioni tra le parti e il rendimento dei processi. Metti alla prova la tua comprensione della materia!