La pneumatica è uno dei mezzi più economici e sicuri per la risoluzione degli innumerevoli problemi di automazione.
La comodità di avere a disposizione una fonte di energia secondaria come l’aria compressa (considerando pure il suo costo di produzione), l’economicità dei componenti, la semplicità dei collegamenti uniti alla sicurezza ed all’affidabilità, fanno si che la pneumatica occupi un posto di primo piano nell’automazione in genere.
Nel SI la portata viene espressa in m3/s o m3/h (portata volumetrica). In pratica in pneumatica si fa riferimento all’aria allo stato libero e perciò viene impiegato il normal litro, indicato simbolicamente con nL oppure NL. Usando come unità di misura il metro cubo, si parlerà di normal metro cubo (nm3 o Nm3).
Lasciando ad altra sede lo studio della produzione dell’aria compressa, viene trattato il problema dell’umidità dell’aria in quanto l’eliminazione dell’acqua presente nella massa d’aria che lavora nei vari componenti dei circuiti è di primaria importanza per garantirne una lunga durata.
L'umidità e il punto di rugiada
L’aria contiene sempre una certa quantit`a di vapore acqueo e si dice satura di umidità o semplicemente satura quando contiene la massima quantità di vapore acqueo compatibile con la sua temperatura. Generalmente l’aria contiene una quantit`a di umidit`a minore di quella corrispondente allo stato saturo.
Alcune Definizioni:
• UMIDITA DI SATURAZIONE: è la quantità di vapore acqueo contenuto in un metro cubo di aria satura. Il suo valore non dipende dalla pressione ma dipende solo dalla temperatura.
• UMIDITA ASSOLUTA: è il peso in grammi di vapore acqueo contenuto in un metro cubo di aria.
• UMIDITA RELATIVA: è il rapporto, espresso in percentuale, tra il peso in grammi di vapor acqueo effettivamente presente in un metro cubo d’aria e la sua umidità di saturazione
• GRADO IGROMETRICO: `è l’umidità relativa non espressa in percentuale. Dire ad esempio umidità relativa del 63% è come dire grado igrometrico 0.63.
Ne deriva che l’umidità assoluta è data da:
umidità assoluta = umidità di saturazione · grado igrometrico
Gli apparecchi che servono per misurare l’umidità relativa sono gli Igrometri.
• PUNTO DI RUGIADA: è la temperatura alla quale l’umidità relativa dell’aria raggiunge 100% (aria satura). A questa temperatura inizia la condensazione del vapor d’acqua contenuto nell’aria se questa viene raffreddata.
Dalla tabella si rileva che quanto più il punto di rugiada è basso tanta meno acqua, sotto forma di vapore, può essere contenuta nell’aria e viceversa.
Esempio
Un normale metro cubo di aria satura a 20 ◦C contiene 17,148 g di vapore acqueo. Dato che, come già accennato, l’umidità di saturazione non dipende dalla pressione ma solo dalla temperatura, anche un metro cubo di aria sempre a 20 ◦C ma a una pressione assoluta di 6 bar (0.6 MPa), viene saturato dalla stessa quantit`a di vapore acqueo.
Supponiamo ora che l’aria non sia satura ma abbia un’umidit`a relativa dell’83%. Sia alla pressione atmosferica che alla pressione di 6 bar la sua umidit`a assoluta sar`a, per la (2) 17, 148 · 0, 83 = 14, 23 g/m3
.
Dalla tabella si rileva che il suo punto di rugiada `e compreso tra 16 e 17 ◦C. Alla temperatura di 17 ◦C la condensazione non ha ancora inizio perchè l’aria a tale temperatura pu`o contenere fino a 14,367 g/m3 di vapore, mentre alla temperatura di 16 ◦C si ha la condensazione di: 14,23 − 13,531 = 0.699 g/m3 di vapore acqueo.
Supponiamo ora di avere 5 m3 di aria a 0,6 MPa assoluti. Siccome un metro cubo di aria a 6 bar (assoluti) occupa, alla pressione atmosferica, un volume di 6 m3 (6 nm3) per avere 5 m3 a 6 bar si saranno dovuti comprimere 30 nm3 di aria alla pressione atmosferica. Se la temperatura `e di 17 ◦C e l’umidità sempre dell’83% quest’aria conterrà 14,367 · 0,83 · 30 = 357,74 g di vapor acqueo. La stessa quantità si ritroverà a 6 bar ma in un volume di soli 5 m3 cioè 357,74/5 = 71,548 g/m3.
Se anche a questa pressione la temperatura è di 17 gradi si avrà la condensazione di (71,548 − 14,367) · 5 = 285,9 grammi di acqua.
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