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IMPIANTI IDRAULICI
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purin

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MessaggioInviato: 14 Mag 2013 15:13:11    Oggetto:  IMPIANTI IDRAULICI
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Apro questo nuovo argomento per discutere di impianti e sistemi idraulici che normalmente equipaggiano le macchine agricole, nonché di problemi e di soluzioni che si applicano, magari nel caso di autocostruzione di qualche attrezzo.
Un impianto idraulico su una macchina operatrice in generale è formato da una pompa che provvede a movimentare l’olio, da delle tubazioni che lo trasportano e da degli utilizzatori (distributori, pistoni, motori idraulici..) oltre che da componenti come valvole, regolatori di flusso, ecc.. che contribuiscono a completare l’impianto e che ne permettono il corretto funzionamento.




Prima di passare alla pratica vediamo di introdurre alcuni dei componenti che compongono gli impianti idraulici, ovviamente il tutto non ha pretese di essere la verità assoluta e nemmeno di esprimere tutto lo stato dell’arte attuale, piuttosto prendiamolo come un’infarinatura, ovviamente correzioni, integrazioni e domande sono sempre ben accette sul forum.




(CONTINUA)
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MessaggioInviato: 14 Mag 2013 15:13:11    Oggetto: Adv






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purin

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MessaggioInviato: 14 Mag 2013 15:15:28    Oggetto:  
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POMPA

Istintivamente quando si parla di oleodinamica si pensa subito alla pompa, componente che conferisce la pressione al fluido e che gli permette di fare lavoro.
La pompa è caratterizzata principalmente dalla portata di olio (espressa solitamente in litri al minuto) e dalla pressione massima, e qui c’è una prima distinzione tra pompe ad alta pressione (180-220 bar indicativamente) e quelle a bassa pressione utilizzate ad esempio per la lubrificazione del motore, che hanno pressioni molto minori (qualche bar).
I circuiti definiti a “bassa pressione”, che operano a una ventina di bar, sono solitamente posti in cascata al circuito ad alta pressione, e sono ad esempio quelli dell’idraulica non di potenza (quindi azionamento delle frizioni powershift, bloccaggi elettroidraulici, nonché la lubrificazione della trasmissione (quando non sono presenti circuiti separati per trasmissione ed idraulica).

Esistono vari tipi di pompe, che si dividono in due grandi classi: pompe volumetriche e pompe fluidodinamiche.

Le pompe volumetriche spostano il fluido mediante una variazione di volume che si può ottenere in vari modi, mentre le pompe fluidodinamiche conferiscono un momento al fluido.

Nelle macchine operatrici vengono normalmente utilizzate pompe volumetriche, che processando ad ogni ciclo un volume ben definito di fluido, hanno una portata costante al variare della pressione, e direttamente proporzionale al regime di rotazione.

Le principali pompe volumetriche sono:
- Pompa ad ingranaggi
- Pompa a pistoni
- Pompa a palette

La pompa ad ingranaggi sfrutta due ingranaggi che ingranano, il fludo viene pompato dalla dentatura che scorre vicino alle pareti della pompa mentre non può tornare indietro dai denti in presa, viene utilizzata con fluidi con una certa viscosità, per ridurre le perdite dovute ai trafilamenti. È una pompa relativamente semplice ed economica e di buone prestazioni.







La pompa a pistoni è formata solitamente da più di un pistone che con il suo moto alternativo aspira il fluido da una valvola di non-ritorno che permette solamente l’ingresso in camera e lo spinge attraverso una seconda valvola di non-ritorno ad una pressione maggiore.
La pompa a pistoni permette di ottenere pressioni molto alte, in quanto è limitata solamente dalla tenuta delle guarnizioni.

Normalmente non si utilizza un solo pistone, ma più d’uno, montati su piattello rotante inclinato (pompa a pistoni assiali) o radialmente rispetto all’albero, che ruota all’interno di un supporto eccentrico (pompa a pistoni radiali).

Un immagine vale più di mille parole, anche perché non è facile spiegare il funzionamento se non si ha chiaro lo schema costruttivo.

Pompa a pistoni assiali:





Pompa a pistoni radiali:



La pompa a palette è in una certa maniera simile alla pompa a pistoni radiali, sfrutta l’eccentricità della camera per creare una differenza tra il volume di andata e di ritorno creato dalle palette, anche in questo caso la cilindrata della pompa può essere variata spostando l’asse di rotazione rispetto alla camera.

Pompa a palette:




Pompe a portata variabile

Abbiamo visto come le pompe a pistoni e le pompe a palette possano modificare la loro cilindrata in maniera continua mediante lo spostamento del centro di rotazione (pompa a pistoni radiali e pompa a palette) o modificando l’inclinazione dei piattelli (pompa a pistoni assiali).

In questa maniera si può avere una pompa con grande portata quando necessario, ma senza avere inutili assorbimenti di potenza (che porterebbero pure a un surriscaldamento dell’olio) quando la portata non è impiegata.
Questo principio viene inoltre utilizzato nelle trasmissioni idrostatiche e a variazione continua, in quanto modificando la portata dell’olio, mantenendo costante la pressione, si modifica la potenza trasmessa.





Motori idraulici

I motori idraulici sono molto simili come architettura a delle pompe (solitamente a pistoni assiali) ed infatti alcuni tipi di pompe possono essere utilizzati anche come motori (pompe reversibili).
Senza scendere nello specifico, basti ricordare che la velocità di rotazione del motore è inversamente proporzionale alla sua cilindrata, a parità di portata d’olio, e che la coppia è proporzionale alla cilindrata utile e alla pressione dell’olio.






(CONTINUA)


Ultima modifica di purin il 14 Mag 2013 22:45:30, modificato 1 volta in totale
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MessaggioInviato: 14 Mag 2013 15:16:48    Oggetto:  
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VALVOLE

Una valvola è un dispositivo meccanico che permette di regolare il flusso del fluido nel circuito, parzializzando o chiudendo la sezione di passaggio.
Il suo azionamento può essere volontario (meccanicamente o tramite un solenoide comandato da un circuito elettrico) oppure automatico, in base alle condizioni del circuito (valvole di non-ritorno, valvole di massima).


Valvola di non ritorno

Questa valvola permette il flusso idraulico in una sola direzione: ne esistono di vari tipi, ma il funzionamento di massima consiste in una paratia (o una sfera) che può essere spostata dalla pressione per il passaggio del fluido in una direzione, mentre una pressione in senso opposto la fa chiudere, non permettendo il passaggio del fluido nel verso opposto.
Questo tipo di valvole è utilizzato nelle pompe a pistoni, dove una valvola consente solo l’ingresso in camera dal circuito di aspirazione ed una consente solo l’uscita dalla camera verso il circuito di alta pressione quando la pressione all’interno del pistone è maggiore di quella nel tubo di mandata.


Valvola di massima pressione o di by-pass

Questa valvola è composta da una molla che agisce su una tenuta che immette in un circuito di sfogo a bassa pressione (aspirazione o serbatoio).
Viene montata sui rami in pressione del circuito idraulico per evitare eccessive sovrappressioni dovute alle pompe a portata fissa, oltre che a colpi d’ariete dovuti alle brusche interruzioni del flusso d’olio.
Permette di regolare la pressione dell’impianto idraulico che gestisce, una è sempre presente dopo la pompa per regolarne il flusso, ed altre possono essere montati sui distributori idraulici o sulle varie attrezzature.


Valvola di blocco


È una sorta di valvola di non ritorno, che però può permettere il ritorno con un comando; il suo funzionamento è facile da capire se pensiamo a un rimorchio ribaltabile: il cassone viene alzato da un pistone a più sfili a semplice effetto e una volta alzato deve rimanere in posizione anche in caso di rottura del tubo che collega il trattore al rimorchio: a questo provvede la valvola di blocco, che evita la discesa del cassone nel caso manchi la pressione per sostenerlo, mantenendo l’olio in pressione all’interno del pistone.
Per far scendere il pistone è necessario agire su un circuito laterale che permetta l’apertura della valvola.





FILTRO

Il filtro dell’olio è essenziale in un impianto idraulico: viene posto sul circuito di aspirazione, appena prima della pompa, per proteggerla da eventuali impurità presenti nell’olio, in particolar modo se il circuito idraulico utilizza l’olio della trasmissione per funzionare, che contiene impurità delle frizioni, dei freni, a volte smeriglio degli ingranaggi..



Esistono filtri di vari tipi, principalmente sono costruiti con elementi filtranti in carta oppure con maglie metalliche e spesso presentano un piccolo magnete (a volte sul tappo di scarico del circuito) che cattura eventuali particelle metalliche presenti nell’olio per evitare che possano far danni e anche per poter diagnosticare eventuali problemi al circuito idraulico o alla trasmissione.




(CONTINUA)
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MessaggioInviato: 14 Mag 2013 15:18:09    Oggetto:  
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TUBAZIONI IDRAULICHE

Spesso un po’ trascurate, ma essenziali per trasportare l’olio. Di misura standardizzata, solitamente espressa in quarti di pollice, ne esistono di rigide e di flessibili.

Quelle flessibili sono formate da un tubo in maglia di acciaio ricoperto di gomma, con dei raccordi in acciaio alle estremità per permetterne la giunzione, hanno il difetto di subire maggiormente l’usura dovuta al freddo, al sole.. che tende a crepare la gomma a lungo andare.



Le tubazioni in metallo sono rigide, hanno minori perdite di carico, sono pressoché eterne, più resistenti ad eventuali picchi di pressione (non sempre è un bene) ma sono più costose e più difficili da realizzare “in casa”.

La loro dimensione deve essere adeguata alla portata richiesta, un tubo troppo sottile induce perdite di carico eccessive, oltre a contribuire al surriscaldamento dell’olio.




SERBATOIO

Nei circuiti idraulici che equipaggiano le macchine agricole a volte manca un vero e proprio serbatoio, in quanto si sfrutta l’olio presente nella cassa cambio; nel caso di circuiti aggiuntivi, o di trattori con circuito olio separato (ad esempio Fendt offre questa soluzione) esiste un serbatoio di olio riservato al solo impianto idraulico.
Questa soluzione consente di utilizzare anche olii di caratteristiche diverse tra trasmissione ed impianto idraulico, oltre ad evitare la contaminazione dell’olio della trasmissione con olii diversi se l’impianto idraulico alimenta attrezzi esterni che vengono utilizzati anche da altri trattori.
Ulteriori vantaggi sono il fatto che anche in caso di utilizzo intenso dell’idraulica del trattore non si ha un surriscaldamento dell’olio della trasmissione e l’indipendenza del livello dell’olio della trasmissione da quello dell’impianto idraulico: attrezzature che richiedono una grande quantità d’olio possono abbassare momentaneamente il livello dell’olio nella trasmissione, e tutte le piccole perdite dovute allo stacco-attacco dei distributori idraulici vanno rabboccate per non influenzare la trasmissione.

Spesso attrezzi con grandi richieste idrauliche, sia di portata che di volume, possiedono un loro impianto idraulico autonomo con serbatoio sull’attrezzatura, solitamente azionati dalla pdf del trattore (ribaltamento dei grandi rimorchi, attrezzature con motori idraulici..




RADIATORE

Per evitare il surriscaldamento dell’olio e la relativa perdita di caratteristiche meccaniche (all’aumentare della temperatura la viscosità si riduce, influenzando negativamente le caratteristiche di lubrificazione e le prestazioni delle pompe) l’olio va raffreddato: se per impianti semplici e con bassa portata ci si affida semplicemente alla dispersione termica delle tubazioni, per impianti più grandi si dovrà prevedere uno scambiatore di calore nel ramo a bassa pressione dell’impianto, protetto da una valvola di massima (a volte lo stesso radiatore ne integra una) che permetta di smaltire il calore in eccesso.





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MessaggioInviato: 14 Mag 2013 15:19:09    Oggetto:  
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PISTONI

I pistoni idraulici servono per convertire la pressione dell’olio in forza meccanica: sono composti da una camera in acciaio dentro la quale scorre uno stelo in acciaio con un pompante.





La pressione dell’olio sullo stelo permette di esercitare forze anche molto grandi, che sono proporzionali all’area del pompante e alla pressione dell’olio, mentre la velocità di movimento del pistone è proporzionale alla portata idraulica ed inversamente proporzionale alla sezione della camera.
I pistoni a semplice effetto possono esercitare forze in un solo verso, mentre il loro ritorno è legato al peso o alle forze di reazione, quelli a doppio effetto possono sia spingere che tirare, anche se la forza in trazione è minore rispetto a quella di spinta, per il fatto che la pressione agisce su una superficie ridotta.



Esistono particolari valvole che permettono di ottenere funzionamenti “particolari” dai pistoni, ad esempio con una valvola che inverte i circuiti di mandata e di ritorno è possibile far estendere il pistone per un tratto della corsa per poi avere un ritorno, valvola normalmente utilizzata negli aratri a rotazione idraulica.

Esistono poi pistoni con altre caratteristiche, come ad esempio i “pistoni con memoria” e i pistoni utilizzati nei servosterzi, che hanno al loro interno un sistema di valvole che permette loro di svolgere un compito particolare.




Altro componente essenziale dell’impianto idraulico è l’olio, sembra una sciocchezza ma spesso si trascura l’importanza del protagonista, al quale verrà dedicato un argomento apposito.





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MessaggioInviato: 14 Mag 2013 15:21:53    Oggetto:  
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Vista una veloce (ma non esaustiva) carrellata dei componenti che formano gli impianti idraulici, proviamo a chiarire un paio di concetti sui quali si tende a fare un po’ di confusione.




PERDITE DI CARICO

Le perdite di carico sono cadute di pressione dovute al moto del fluido.
Sono proporzionali al carico cinetico, cioè alla velocità del flusso al quadrato e possono essere di tipo continuo, cioè distribuite e legate essenzialmente alla lunghezza dei tubi, e localizzate, cioè concentrate in un punto di maggior turbolenza del flusso (valvole, strozzature, curve).
Le perdite di carico sono essenzialmente perdite di energia del fluido, che si trasforma in calore e va smaltito e vengono normalmente stimate in fase di progettazione.



CENTRO APERTO E CENTRO CHIUSO

Al momento della progettazione il circuito idraulico può essere configurato in varie maniere: la più semplice da realizzare è quella a cosiddetto “centro aperto” dove la pompa mette in pressione l’olio, che va in un tubo a volte detto “corridoio” dove sono presenti le valvole che regolano la distribuzione dell’olio ai vari circuiti; questo tubo è cieco e l’olio in eccesso viene scaricato nel serbatoio da una valvola di massima pressione che viene tarata alla pressione nominale dell’impianto: tutta la portata idraulica deve essere pompata e poi scaricata, comportando un assorbimento di potenza continuo e, nel caso non venga poi utilizzato, un inutile riscaldamento dell’olio.
Forse più intuitivo dal punto di vista ideale, ma più complicato da realizzare è il circuito a “centro chiuso” dove una pompa a portata variabile pompa l’olio necessario alle richieste istantanee dell’attrezzatura, anziché operare a portata fissa: in questa configurazione un sistema di controllo (essenzialmente elettronico) monitora le richieste delle utenze idrauliche ed adegua in maniera continua la portata della pompa per soddisfarle, senza pompare inutilmente olio che poi non viene utilizzato (pompa load-sensing)
In questa maniera (più costosa e complessa) non si hanno perdite di potenza dovuto ad olio portato ad alta pressione e poi scaricato subito nel serbatoio e si ha una razionalizzazione dell’utilizzo della potenza.
La pompa quindi potrà servire più utenze contemporaneamente senza che queste si influenzino a vicenda, fino al limite della portata massima della pompa; per maggiori richieste di olio (ad esempio più movimenti) il sistema di compensazione della pressione dovrà intervenire per ridurre la portata alle varie utenze, mantenendo comunque la contemporaneità dei movimenti, ma avendo una riduzione delle velocità, cosa che in una pompa a portata fissa non avviene (il movimento più “facile” è quello che si muove più velocemente).



Ovviamente c'è ancora molto da dire, lascio però la parola agli iscritti del forum più esperti di me, ma soprattutto spazio alle eventuale domande degli utenti.


ciao
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MessaggioInviato: 15 Mag 2013 20:32:39    Oggetto:  
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Innanzi tutti i complimenti ceh sono d'obbligo per Purin sempre esaustivo nei suoi argomenti. Wink

Io di impianti idarualici non ne so poi molto sono abbstanza ingnorante in questa materia (e non sollo questa Laughing Laughing )

Volevo chiedere ma le pompe a potrata variabile le cosiddette "load sensing"praticamente lavorano come un volumetrico??per dirla in parole povere tipo turbina a geometria variabile?

Un dubbio che mi attanaglia da domenica mattina,ho montato il mio interceppo (reversibile) sul sollevatore anteriore e dopo aver collegato i tubi idraulici al distrubutore ecc ecc mi sono accorto che lo spollonatore girava al contrario,ricontrollato il tutto e non trovfando nulla in errore hgo pensato di invertire i tubi al mnotore idraulico dello spollonatore e...gira giusto!ma perchè?cioè che sia davanti o dietro cosa cambia al motopre idraulico??non me lo so spiegare... Shocked

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MessaggioInviato: 15 Mag 2013 22:26:13    Oggetto:  
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Paragonare il turbo a geometria variabile a una pompa a portata variabile è un po' tirato per i capelli perchè il primo estrae lavoro sfruttando scambio di quantità di moto, la pompa da energia al fluido in maniera volumetrica, ma comunque se intendi che entrambi si adattano alle condizioni esterne, questo sì..

Sia il turbo a geometria variabile sia la pompa a portata variabile sono gestiti da un sistema di controllo essenzialmente elettronico..

Il "load sensing" va riferito più che alla pompa all'intero sistema a dire il vero ma sono piccolezze..

ciao
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MessaggioInviato: 15 Mag 2013 22:28:20    Oggetto:  
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Il tuo interceppo è azionato dall'impianto idraulico del trattore suppongo..
Lo tieni sempre dallo stesso lato che dietro o dal lato opposto?
Anche i comandi risultano invertiti?

ciao

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MessaggioInviato: 16 Mag 2013 18:16:38    Oggetto:  
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Si si azionato dall 'impianto idraulico del trattore certo,lo tengo sempre sulla destra ma essendo reversibile l'ho girato sennò lavorava ovviamente sulla sinistra,i comandi sono giusti essendo elettroidrauliuci.
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MessaggioInviato: 16 Mag 2013 19:26:23    Oggetto:  
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Non è che il motore giri sempre uguale ma a te sembra storto perchè è dall'altro lato?


ciao
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MessaggioInviato: 16 Mag 2013 19:31:32    Oggetto:  
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Eh cavoli!si vede lontano un miglio che la spollonatrice girava al rovescio,all'indietro....
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MessaggioInviato: 16 Mag 2013 19:42:18    Oggetto:  
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Intendo che gira sempre antiorario (per esempio) ma essendo sull'altro lato servirebbe che giri in senso orario..

Per me è quello..

ciao

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MessaggioInviato: 16 Mag 2013 19:53:11    Oggetto:  
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Mmmm potrebbe essere perchè è sempre sulla destra sia davanti che dietro però viene girato pure il telaio del lotti,sennò avrei lo spollonatore sulla sinistra,mi sa che forse hai ragione,ma eventualmente continuamo nella discussione dedicata agli interceppi.che sennò questa si incasina per nulla,grazie.
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MessaggioInviato: 16 Mag 2013 21:10:46    Oggetto:  
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purin ha scritto:
Paragonare il turbo a geometria variabile a una pompa a portata variabile è un po' tirato per i capelli perchè il primo estrae lavoro sfruttando scambio di quantità di moto, la pompa da energia al fluido in maniera volumetrica, ma comunque se intendi che entrambi si adattano alle condizioni esterne, questo sì..

Sia il turbo a geometria variabile sia la pompa a portata variabile sono gestiti da un sistema di controllo essenzialmente elettronico..

Il "load sensing" va riferito più che alla pompa all'intero sistema a dire il vero ma sono piccolezze..

ciao


I sistemi di controllo sia delle pompe variabili che dellte turbine sono essenzialmente idraulici (e pneumatici per i turbo), e i sistemi elettronici svolgono essenzialmente una funzione di monitorizzazione senza partecipare al controllo vero e proprio di tali componenti che invece si autoregolano "passivamente" adattandosi alle condizioni create dai rispettivi impianti. Questo anche in realizzazioni molto recenti sbandierate erroneamente come il regno dell'elettronica (anche se qualche eccezione si stà facendo strada come nei cambi vario)
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