COSTRUZIONI ELETTROMECCANICHE

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COSTRUZIONI ELETTROMECCANICHE

• UNIVERSITÀ DI TRIESTE
• Corso di Laurea in
• Ingegneria Elettrica

Docente prof.ing.Alfredo Contin
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Introduzione

• Argomenti
• il progetto nella realtà industriale
• il disegno tecnico
• macchine omotetiche
• i problemi termici
• i trasformatori
• le macchine in AC (asincrone e sincrone)
• le macchine in CC
• descrizione tecnologica
• dimensionamento geometrico e scelta dei materiali
• verifica elettromagnetica
• esercitazioni un progetto di massima
• Esercitazioni sulluso di un CAD
  Elettromagnetico.

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• Testi
• appunti del corso in http//didattica.ing.units.i
  t
• dispense
• contin alfredo
• costruzioni elettromeccaniche.
• N.Bianchi, S. Bolognani, Metodologia di
  Progettazione delle Macchine Elettriche, ed.
  CLUP Padova, 2001.
• E. Di Pierro, Costruzioni Elettromeccaniche,
  ed. Siderea Roma, 1989.
• Esami
• progetto di un trasformatore e di un motore
  asincrono
• esame orale.
• Visita di fine corso allAnsaldo di Monfalcone.

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La progettazione delle macchine nel contesto
della realtà industriale

• Introduzione al Corso

Il progetto di un sistema è dato dallinsieme
delle delle procedure atte a definire e
configurare lintero sistema, dimensionare le
singole parti (componenti), verificare la sua
realizzabilità, valutare leconomicità delle
soluzioni proposte.
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Qualsiasi progetto è sempre inserito
in contesto scientifico, contesto
culturale, contesto tecnologico, contesto
economico, contesto realizzativo.
La progettazione e la realizzazione delle
macchine e degli apparati utilizzati negli
impianti elettrici ed industriali fanno
riferimento alla realtà industriale
manufatturiera
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ORGANIGRAMMA DI UN SISTEMA INDUSTRIALE
ORGANIGRAMMA DI UNA UNITÀ PRODUTTIVA
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Le macchine elettriche
La macchina elettrica è un convertitore di
energia da una forma ad unaltra di cui almeno
una elettrica. Durante la trasformazione, la
macchina è soggetta a diverse sollecitazioni
(elettriche, meccaniche, termiche, ambientali.)
di cui alcune di tipo dissipativo Le
sollecitazioni debbono essere tenute in conto
simultaneamente durante la fase progettuale Le
esigenze possono essere contrastanti e quindi il
progetto è spesso il risultato di un compromesso
tra differenti esigenze
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Sviluppo di un progetto di una macchina elettrica
Progetto Elettromagnetico
Verifica delle Specifiche Contrattuali
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Metodologia generale di progettazione

• Le prestazioni di una macchina elettrica derivano
  da tre aspetti fondamentali
• tipologia e geometria della macchina (trasf.,
  asincrona, sincrona, tipo di avvolgimento)
• caratteristiche dei materiali (resistività,
  temperatura di lavoro, caratteristiche
  meccaniche)
• parametri geometrici (rapporti dimensionali,
  numero di poli o spire.)
• Obiettivo della progettazione è quello di
  trovare dei parametri geometrici, la giusta
  tipologia e gli appropriati materiali affinchè
  vengano rispettati i vincoli specificati nel
  contratto

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Problema della progettazione
Siano X1, X2,. Xn i parametri geometrici e Y1,
Y2,. Ym le prestazioni di interesse, il problema
del progetto si riassume nel Trovare i valori
dei parametri geometrici X1, X2,. Xn della
macchina prescelta (come tipologia e materiali
costituenti) tali che le prestazioni Y1, Y2,. Ym
soddisfino le specifiche di progetto Si
ipotizza che il risultato si possa raggiungere
scrivendo un opportuno sistema di equazioni
algebriche YiYi(p1, p2,. pk) (pigtparametri
di un adeguato modello usato per descrivere la
macchina, es. circuito equivalente, modello di
campo)
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p1, p2,. pk sono funzione dei parametri
geometrici di macchina pipi(X1, X2,. Xn) Si
devono anche considerare equazioni di vincolo
sulle dimensioni della macchina (ingombrocosto),
legate alla fisica realizzabilità GiGi(X1,
X2,. Xn) X1, X2,. Xn non sono variabili
indipendenti ma alcuni parametri geometrici
possono essere espressi in funzione di altri Il
sistema che ne risulta è, molto spesso,
complesso e non-lineare La ricerca delle
soluzioni è molto difficile perché le soluzioni
possono essere molteplici o non esistere affatto
(problema dei limiti di progettazione e delle
tolleranze di specifica
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Soluzione di progetto
Nella pratica corrente non viene richiesto
lesatto soddisfacimento delle specifiche di
progetto perché la soluzione è di norma non
univoca La soluzione del problema del progetto
non consiste nella determinazione dei valori
ottimi dei parametri geometrici X1, X2,. Xn
bensì in una regione n-dimensionale in cui
ciascun vettore X1, X2,. Xn in essa contenuto,
soddisfa tutte le specifiche richieste Ciascun
componente Xi può assumere un determinato
sottoinsieme di valori e non uno soltanto.
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Dettagli Corso di Economia Aziendale
14
(No Transcript)
15
Dettagli Corso di Ricerca Operativa e Logistica
della Produzione
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La Progettazione e la Produzione Assistita dal
calcolatore (CAD/CAM)

• Il progetto delle macchine elettriche dovrebbe
  essere sviluppato ricorrendo alle equazioni di
  Maxwell applicate a mezzi disomogenei ed
  anisotropi.
• Quando i supporti di calcoli erano limitati al
  solo regolo, è stato fatto un grosso sforzo di
  semplificazione ed approssimazione delle
  equazioni di campo.
• Lavvento e la diffusione del calcolatore ha
  invertito questa tendenza ed ha portato ad un
  notevole sviluppo nel settore della Grafica
  Industriale (es.AutoCad), nel settore dei CAD
  Industriali (Software basato su Metodi agli
  Elementi ed alle Differenze ).

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• Attenzione la Grafica Industriale è un
  sottosistema del CAD.
• La complessità delle formule utilizzate cresce
  allaumentare delle risorse di calcolo che si
  rendono disponibili.
• Anche la produzione si avvale, oramai, delle
  risorse del calcolatore (macchine ed impianti a
  controllo numerico, field-bus, integrazione). I
  processi di produzione sono regolati da software
  dedicato che si occupa della minimizzazione dei
  tempi di produzione mediante la ottimizzazione
  delle risorse utilizzate
• Il processo di automazione della produzione non
  ha neanche risparmiato il magazzino pezzi e
  componenti (Group Technology standardizzazione
  delle dimensioni).

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LInformatica Industriale

• Si occupa delle problematiche della ICG, del CAD,
  del CAM e della loro integrazione, attraverso la
  connessione in rete delle risorse di calcolo.
• Il progettista o la sezione CAD, ricevono (via
  rete) le specifiche di progetto dal settore
  commerciale e danno inizio al procedimento di
  progettazione.
• La progettazione si sviluppa tenendo conto delle
  macchine e dei processi di lavorazione
  disponibili (data-base CAM).
• Anche gli archivi del GT vengono resi disponibili
  per la scelta dei componenti (conoscenza delle
  caratteristiche e delle dimensioni geometriche
  standardizzate nel GT).

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• Alla conclusione del processo di progettazione
  vengono diramati i documenti di conclusione
  progetto.
• Documenti di lavorazione sono essenzialmente
  composti da disegni di insieme e di parti esplose
  che mostrano la struttura della macchina in tutte
  le sue parti. Il CAM programmerà la lavorazione e
  lassemblaggio secondo le sue procedure.
• Documenti per il GT sono le specifiche di
  approvvigionamento per la gestione del magazzino,
  per le forniture just-in-time e delle
  sub-forniture.
• Larchivio riceverà tutta la documentazione che
  dimostra come il dimensionamento geometrico,
  elettromeccanico e termico abbia rispettato le
  specifiche di contratto.

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PROBLEMA della QUALITÀ, della SICUREZZA e
dellAMBIENTE IN UNA REALTÀ PRODUTTIVA

• Le problematiche relative alla qualità, alla
  sicurezza e allambiente in una realtà
  produttiva, riguardano sia il prodotto che i
  processi produttivi.
• La gestione corretta di tali problemi acquista
  sempre maggior rilievo, per laspetto
  promozionale, per i vantaggi produttivi che ne
  derivano e, soprattutto per quanto concerne
  lambiente e la sicurezza, per le implicazioni
  sociali che influiscono direttamente sui rapporti
  fra il mondo esterno e la realtà produttiva
  stessa.

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• Le problematiche prima elencate, hanno rilevanza
  sia allinterno dellazienda, sia nei rapporti
  con i clienti o più in generale con il mondo
  esterno, ed in questo caso è richiesto di dare
  una evidenza oggettiva dei metodi adottati per la
  loro gestione.
• Poiché la gestione della qualità è regolamentata
  da norme e quella dellambiente e della sicurezza
  da disposizioni legislative (nazionali o
  comunitarie) e da norme, il darne evidenza
  oggettiva significa dimostrare losservanza delle
  norme e delle disposizioni legislative.
• Ciò vale sia per i prodotti ed i processi, che
  per i sistemi di gestione.

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• La via percorsa, soprattutto dai grandi clienti e
  dagli enti pubblici per verificare tale evidenza
  oggettiva, era ed è spesso ancora costituita
  dalleffettuazione di visite ispettive
  periodiche.
• Il moltiplicarsi di tali visite costituisce,
  spesso, per lazienda un onere, anche molto
  elevato, in termini di persone e di risorse.
• Può essere quindi molto utile far verificare la
  propria struttura di gestione o il proprio
  prodotto da un ente terzo, che in modo obiettivo
  verifica la rispondenza alle prescrizioni
  legislative ed alle norme vigenti.

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• Tale ente rilascia una certificazione che può
  evitare o semplificare la maggior parte delle
  visite ispettive soprattutto da parte dei clienti
  dellazienda certificata, a fronte delle sole
  visite effettuate dallente che ha rilasciato la
  certificazione.
• Ovviamente la certificazione comporta dei costi
  relativi allimpegno di risorse che lente di
  controllo deve utilizzare per la verifica
  iniziale e per le visite ispettive periodiche.
• In presenza di gravi non conformità la
  certificazione può essere sospesa o annullata

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CERTIFICAZIONE DI SISTEMA

• La corretta applicazione di un sistema di
  gestione in particolare per la qualità in una
  realtà industriale viene certificata da enti di
  controllo accreditati, tale attività viene svolta
  in Italia, dal SINCERT.
• Per lindustria elettrica italiana la
  certificazione viene in generale rilasciata dal
  CSQ o dal RINA.
• Il CSQ ed il RINA sono membri del CISQ che a
  livello europeo aderisce ad EQ NET che raggruppa
  i principali enti di certificazione in Europa.

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ITER DELLA CERTIFICAZIONE DI SISTEMA

• Rilievo della situazione esistente.
• Creazione di un gruppo di lavoro con o senza
  apporti esterni.
• Scelta della normativa di riferimento.
• Formalizzazione delle attività mediante
  specifiche, procedure e manuali della qualità.
• Scelta dellente certificatore.
• Richiesta di certificazione ed invio del manuale
  allEnte prescelto.
• Visita per la certificazione.
• Visite di controllo.
• Visite ispettive.

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CERTIFICAZIONE DI PRODOTTO

• La rispondenza di un prodotto a determinati
  requisiti può essere controllata in via ufficiale
  da enti accreditati.
• La certificazione viene ottenuta a fronte dei
  positivi risultati di una serie di prove
  normalizzate.
• La certificazione di prodotto può essere
  rilasciata da un ente certificatore oppure da un
  cliente (di solito grande), che effettua una
  omologazione per le forniture di suo interesse.

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LA QUALITÀ IN AZIENDA

• SISTEMA DI QUALITÀ
• La struttura organizzativa, le responsabilità, le
  procedure, i procedimenti e le risorse messi in
  atto per la conduzione aziendale per la qualità.
• GARANZIA DI QUALITÀ
• Linsieme delle azioni pianificate e sistematiche
  necessarie a dare adeguata confidenza che un
  prodotto o servizio soddisfi determinati
  requisiti di qualità.
• CONTROLLO DELLA QUALITÀ
• Le tecniche e le attività a carattere operativo
  messe in atto per soddisfare i requisiti di
  qualità.

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POLITICA PER LA QUALITÀ

• Gli obiettivi e gli indirizzi generali di una
  organizzazione per quanto riguarda la qualità,
  espressi in modo formale dallAlta Direzione.
• la Direzione del Fornitore deve definire e
  documentare la politica, gli obiettivi e gli
  impegni da essa stabiliti per la qualità.
• Il fornitore deve assicurare che tale politica
  venga compresa, attuata e sostenuta a tutti i
  livelli aziendali.

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NORME RELATIVE ALLA QUALITÀ
SISTEMI DI QUALITÀ
LABORATORI
SCOPI CONTRATTUALI ISO EN 9001 ISO EN 9002 ISO
EN 9003
SCOPI NON CONTRATTUALI ISO EN 9004
UNI CEI 45001
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QUALITÀ NEI MATERIALI

• LA QUALITÀ DEI MATERIALI INSIEME AL CONTROLLO DEI
  PROCESSI DI LAVORAZIONE COSTITUISCE UNO DEI
  FATTORI PRINCIPALI PER IL MANTENIMENTO DEL
  LIVELLO DI QUALITÀ PREFISSATO IN UN PRODOTTO.
• PUO RISULTARE QUINDI DI PARTICOLARE INTERESSE
  PRENDERE IN ESAME CON MAGGIORE DETTAGLIO QUESTO
  ASPETTO, CHE COSTUISCE UN ESEMPIO DAL QUALE
  POSSONO ESSERE DERIVATE CONSIDERAZIONI DI VALENZA
  GENERALE.

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ACQUISIZIONI DA TERZI

• NORMALMENTE I MATERIALI VENGONO ACQUISITI
  ALLESTERNO. PER MANTENERE UN ADEGUATO LIVELLO DI
  QUALITÀ È QUINDI NECESSARIO
• QUALIFICARE IL FORNITORE.
• OMOLOGARE IL PRODOTTO
• PREDISPORRE ADEGUATE SPECIFICHE DI ACQUISTO ED
  ELENCHI PROVE E COLLAUDI DA UTILIZZARE IN
  OCCASIONE DELLACCETTAZIONE DI CIASCUNA FORNITURA.

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QUALIFICAZIONE DEL FORNITORE

• È NECESSARIO VERIFICARE CHE IL FORNITORE POSSIEDA
  I MEZZI ECONOMICI E FINANZIARI, UNA STRUTTURA
  TECNICA ED UN SISTEMA DI QUALITÀ ADEGUATI PER
  PRODURRE O TRASFORMARE I MATERIALI OGGETTO DELLA
  FORNITURA.

OMOLOGAZIONE DEL PRODOTTO
È NECESSARIO VERIFICARE CON UNA SERIE DI PROVE DI
TIPO CHE IL MATERIALE CONSIDERATO POSSIEDE
CARATTERISTICHE ADEGUATE PER IL TIPO DI IMPIEGO A
CUI È DESTINATO. TALE VERIFICA PUÒ ESSERE
PERIODICAMENTE RIPETUTA.
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SPECIFICHE ED ELENCHI PROVE E COLLAUDI

• Sulla base dei risultati dellomologazione e
  delle caratteristiche dichiarate dal fornitore
  vengono emesse le SPECIFICHE del materiale.
• Dalle specifiche si estrae un ELENCO PROVE E
  COLLAUDI (EPC) di accettazione.

ACCETTAZIONE

• Per ogni lotto di materiale in entrata devono
  essere effettuate le prove previste dallelenco
  prove e collaudi.
• Tali prove potranno essere eseguite presso il
  fornitore, presso il cliente o presso laboratori
  esterni.

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NONCONFORMITÀ

• Qualora un materiale risulti non conforme dovrà
  essere segregato e contrassegnato in modo da
  evitarne limpiego. Dovranno essere avvertiti
• lUfficio Acquisti
• la Produzione
• gli Uffici Amministrativi
• la Funzione Qualità.

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AZIONI CORRETTIVE

• LUfficio Acquisti
• La Produzione
• Gli Uffici Amministrativi
• La Funzione Qualità
• discuteranno la nonconformità anche con il
  fornitore e decideranno se modificare il
  materiale o rifiutarlo.

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CONTROLLI IN FABBRICAZIONE

• Durante il processo produttivo i materiali
  dovranno essere adeguatamente identificati e
  caratterizzati per evitare un loro impiego non
  corretto. I processi di trasformazione dovranno
  essere descritti in una procedura.

I MATERIALI NELLA CERTIFICAZIONE DI PRODOTTO
Poiché i materiali sono uno degli elementi
determinanti ai fini del mantenimento di un
livello di qualità prefissato, è necessario che,
in concomitanza con la certificazione di un
prodotto, vengano adeguatamente caratterizzati e
certificati.
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COLLAUDI FINALI

• Quando i processi di fabbricazione, con i
  relativi collaudi intermedi, sono conclusi, sul
  prodotto vengono effettuati una serie di collaudi
  finali, codificati dal contratto di vendita o da
  capitolati di valore generale.
• Il superamento delle prove di collaudo,
  eventualmente effettuate ad integrazione di prove
  di omologazione costituisce la dimostrazione che
  il prodotto è conforme a quanto prescritto dal
  cliente.

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GESTIONE DELLAMBIENTE

• Ambiente per una azienda è costituito da tutto
  ciò che è situato allesterno del sito
  produttivo, con cui si interagisce con emissioni
  di vario tipo, che possono influenzare il livello
  di vita delluomo, degli animali, delle piante e
  modificare quindi lecosistema.
• Al fine di ottenere la compatibilità dellazienda
  con lambiente si costituisce un Sistema di
  gestione ambientale più o meno complesso che
  dipende direttamente dalla Direzione.
• Compito del Sistema di gestione ambientale è di
  verificare losservanza di leggi e regolamenti
  relativi allambiente e di predisporre e
  realizzare un piano ambientale in azienda
  prefiggendosi obiettivi e scadenze temporali.

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CERTIFICAZIONE DI UN SISTEMA DI GESTIONE
AMBIENTALE

• Come per la qualità, la certificazione viene
  effettuata da organismi accreditati, che
  normalmente si occupano di qualità, ambiente e
  sicurezza.
• Le Norme di riferimento sono raggruppate nella
  serie ISO 14000 che si occupano, sia dei problemi
  di certificazione dei sistemi, che dei prodotti,
  ad esempio per la Determinazione del ciclo di
  vita, (Life Cycle Analysis).
• A livello Europeo esistono dei riconoscimenti su
  base comunitaria (EMAS, Ecolabel).

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GESTIONE DELLA SICUREZZA E DELLA SALUTE SUL POSTO
DI LAVORO (626/92)

• La Sicurezza e la salute sul posto di lavoro in
  azienda si riferisce a tutto ciò che è situato
  allinterno del sito produttivo, con cui si
  interagiscono le persone che vi operano.
• Al fine di ottenere la compatibilità del
  personale con lambiente allinterno della
  società, si costituisce un Sistema di gestione
  della sicurezza e della salute sul posto di
  lavoro più o meno complesso che dipende
  direttamente dalla Direzione.
• Compito del Sistema di gestione della sicurezza
  e della salute sul posto di lavoro è di
  verificare losservanza delle leggi e dei
  regolamenti relativi alla Sistema di gestione
  della sicurezza e della salute sul posto di
  lavoro di predisporre e realizzare un piano
  aziendale prefiggendosi obiettivi e scadenze
  temporali.

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CERTIFICAZIONE DI UN SISTEMA DI GESTIONE DELLA
SICUREZZA E DELLA SALUTE SUL POSTO DI LAVORO

• Come per la qualità e lambiente, la
  certificazione viene effettuata da organismi
  accreditati, che normalmente si occupano di
  qualità, ambiente e sicurezza.
• Attualmente non esistono norme internazionali, si
  fa perciò riferimento alla norma BSI 8800 che si
  occupa, di certificazione dei sistemi.
• Come per lambiente, è naturalmente fondamentale,
  in via preliminare, seguire rigorosamente la
  legislazione vigente.
• È possibile gestire qualità, ed ambiente con un
  unico sistema integrato.