1. Bologna 8/9 Giugno 2011
Applicazioni avanzate di diagnostica,
monitoraggio e indagine per sistemi
meccanici e fluidodinamici
P. Bonfiglio, G. D’Elia, A. Carandina
MechLav LABORATORIO PER LA MECCANICA AVANZATA
2. MechLav – Laboratorio per la meccanica avanzata
MechLav è il Laboratorio per la Meccanica Avanzata del
Tecnopolo dell’Università di Ferrara, operante nell’ambito della
Rete Alta Tecnologia dell’Emilia Romagna - piattaforma
Meccanica Materiali.
Il MechLav ha una struttura appositamente dedicata alla
ricerca industriale, ai servizi tecnologici alle Imprese e al
trasferimento tecnologico
Gli ambiti di ricerca e trasferimento tecnologico del MechLav
sono:
• Acustica e Vibrazioni (Pompoli, Dalpiaz)
• Termofluidodinamica e progettazione meccanica (Bettocchi)
• Ingegneria Informatica (Stefanelli)
Bologna
8/9 Giugno 2011
3. MechLav – Laboratorio per la meccanica avanzata
Personale
• Personale strutturato (coordinamento, supervisione, sviluppo
metodologie)
• 13 DOCENTI
• 5 RICERCATORI UNIVERSITARI
• Personale dedicato
• 5 RICERCATORI T.D.
• 14 ASSEGNISTI DI RICERCA
Sedi
Laboratori integrati di Acustica e Vibrazioni meccaniche
c/o Dipartimento di Ingegneria
Via Saragat, 1 - 44122 Ferrara
Laboratori di Termofluidodinamica, Prototipazione rapida
e Supercalcolo
c/o CenTec
Via Guercino, 47 - 44042 Cento (FE)
Bologna
8/9 Giugno 2011
4. MechLav – Laboratorio per la meccanica avanzata
Attività aree Macchine e Informazione
• Sperimentazione industriale;
– progettazione di apparati per misure termiche e meccanica;
– reverse engineering (scanner e digitalizzazione
tridimensionale, dispositivi di
prototipazione rapida).
• Progettazione termofluidodinamica e meccanica;
– progettazione e ottimizzazione di macchine a fluido e sistemi di
combustione, con approccio mono-bi e tridimensionale
avanzato.
– progettazione di macchine con materiali metallici e innovativi
(polimerici, compositi, ecc.)
Bologna
8/9 Giugno 2011
5. MechLav – Laboratorio per la meccanica avanzata
Attività aree Macchine e Informazione
• Calcolo avanzato e calcolo parallelo per la
progettazione di sistemi meccanici;
– disponibilità di strumenti di calcolo per l’impiego di codici
avanzati di simulazione meccanica e fluidodinamica;
– possibilità di utilizzo di Cluster per il calcolo parallelo.
• Progettazione di sistemi informatici;
– progettazione di Sistemi Web, DataBase, Client/Server.
• Progettazione di sistemi di telecomunicazione.
– progettazione di sistemi VoIP.
Bologna
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6. MechLav – Laboratorio per la meccanica avanzata
Attività aree Acustica e Vibrazioni
• Diagnostica vibro-acustica e controllo qualità;
– implementazione e sviluppo di tecniche di analisi del segnale
vibro-acustico.
• Modellazione e sperimentazione finalizzate alla
soluzione di problematiche vibro-acustiche;
Bologna
8/9 Giugno 2011
7. MechLav – Laboratorio per la meccanica avanzata
Attività aree Acustica e Vibrazioni
• Caratterizzazione materiali per il controllo attivo e
passivo del rumore;
– definizione di procedure di caratterizzazione di materiali
(poroelastici, elastici e viscoelastici) finalizzate alla corretta
simulazione vibroacustica dei sistemi.
• Caratterizzazione, sviluppo e ottimizzazione di
prodotti e sistemi con elevate prestazioni di
isolamento acustico.
Bologna
8/9 Giugno 2011
8. Bologna 8/9 Giugno 2011
L’intensimetria acustica:
applicazioni industriali
Dott. Paolo Bonfiglio
MechLav LABORATORIO PER LA MECCANICA AVANZATA
9. Indice
L’intensità acustica
Misura della potenza sonora mediante tecnica intensimetrica
L’intensimetria acustica come strumento di identificazione di
sorgenti sonore
Misura della Transmission Loss mediante scansione intensimetrica
Bologna
8/9 Giugno 2011
10. L’intensità acustica
•L’intensità acustica è una grandezza di notevole importanza nel campo
dell’acustica applicata;
•Grazie alla sua “natura vettoriale” permette anche di determinare la direzione
del flusso di energia proveniente dalla sorgente; di conseguenza fornisce
indicazioni maggiori rispetto alla pressione sonora;
•Per la misura dell’intensità acustica si utilizza un sensore costituito da due
microfoni, chiamato intensimetro;
• Facile implementazione di codici di calcolo;
Bologna
8/9 Giugno 2011
11. L’intensità acustica
Implementazione di un codice di calcolo dell’intensimetria acustica su
piattaforma National Instruments / Labview ®
Sistema di misura per analisi
intensimetriche
•Misure intensimetriche
•Misure del potere fonoisolante secondo la
norma ISO 15186
•Misura della potenza sonora secondo le norme
9614 parte 1 e 2
•Software di mappatura intensimetrica
Bologna
8/9 Giugno 2011
12. Misura della potenza sonora mediante tecnica
intensimetrica
•La potenza sonora è l’unico dato oggettivo che consente lo scambio di
informazioni fra le diverse parti coinvolte nell’uso e nella produzione di una
sorgente sonora (costruttore, acquirente, installatore, consulente acustico,
utente).
•Essa è definita come l’energia emessa dalla sorgente nell’unità di tempo
•Le norme ISO 9614-1 e 9614-2 descrivono la strumentazione e procedura
per determinare la potenza sonora mediante l’utilizzo dell’intensimetria
acustica.
Bologna
8/9 Giugno 2011
13. Misura della potenza sonora mediante tecnica
intensimetrica
Esempi
Bologna
8/9 Giugno 2011
14. L’intensimetria acustica come strumento di
identificazione di sorgenti sonore
•Data la complessità delle sorgenti di rumore sono state sviluppate diverse tecniche
avanzate per l’identificazione degli “hot spot” di emissione di tali sorgenti.
• Intensità Acustica
•Olografia Acustica
•Beamforming
I vantaggi dell’intensimetria
• Facile implementazione di codici di calcolo;
•Utilizzo di un numero limitato di trasduttori, condizionatori di segnale, ecc…;
•Calibrazione in ampiezza e fase dei trasduttori;
•Esiste una normativa di riferimento.
• Possibilità di integrare un sistema intensimetrico con un sistema di
posizionamento e movimentazione automatico
Bologna
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16. Misura della Transmission Loss mediante
scansione intensimetrica
•La valutazione delle performance di isolamento di componenti può essere
effettuata mediante la norma ISO 15186
Adler Group
Components & Systems for Automotive
Bologna
8/9 Giugno 2011
17. Misura della Transmission Loss mediante
scansione intensimetrica
•La valutazione delle performance di isolamento di componenti può essere
effettuata mediante la norma ISO 15186
Transmission Loss componenti automotive
100
Lamiera + Poroso + Strato
viscoelstico
80
Lamiera Acciaio 5 mm
60
40
20
0
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5000
6300
8000
80
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
Adler Group
Components & Systems for Automotive
Bologna
8/9 Giugno 2011
18. Bologna 8/9 Giugno 2011
Tecniche vibratorie per il monitoraggio
e la diagnostica di macchine rotanti
Ing. Gianluca D’Elia
MechLav LABORATORIO PER LA MECCANICA AVANZATA
19. Monitoraggio o Diagnostica?
La risposta vibratoria di un sistema meccanico è
strettamente legata al suo stato di salute. La variazione dello
stato di salute della macchina causa una variazione della sua
risposta vibratoria
Dalla Norma UNI ISO 13372:
• Diagnostica: esame di sintomi e di sindromi per stabilire
la natura dei difetti o dei guasti;
• Monitoraggio: Ricerca e raccolta di informazioni e di dati
che indichino lo stato di una macchina;
Bologna
8/9 Giugno 2011
20. Metodologia d’analisi
SISTEMA
Ottenimento di parametri legati alla
salute dell’organo meccanico in studio
Monitoraggio e Diagnostica
Bologna
8/9 Giugno 2011
21. Techniche di analisi del segnale
STAZIONARIO NON-STAZIONARIO
PS – FFT - MS – STFT - CWT – WVD
MA - MF
SEGNALE
CICLO-STAZIONARIO
MIP – CMS – SCD
– CMC - CC
Bologna
8/9 Giugno 2011
34. Bologna 8/9 Giugno 2011
Sistemi di acquisizione
dati e realizzazione banchi
prova customizzati
Ing. Alessandro Carandina
MechLav LABORATORIO PER LA MECCANICA AVANZATA
35. PROBLEMATICHE AZIENDALI
Necessità di catene di misura particolari per analisi specifiche
Necessità di impiego di strumenti molto onerosi una tantum
Comportamento anomalo di sensori in esercizio
Incertezza nelle misure dei dati
Necessità di automazione di processi
Bologna
8/9 Giugno 2011
36. SERVIZI PER LE AZIENDE
Progettazione e realizzazione di banchi
prova presso l’azienda richiedente
Sviluppo di software user-friendly per il
monitoraggio e il controllo di processi
Realizzazione on-site di sistemi di
acquisizione temporanei
Caratterizzazione di elementi quali pompe,
turbine, compressori mediante banchi prova
Analisi dei segnali degli strumenti
Bologna
8/9 Giugno 2011
37. SERVIZI PER LE AZIENDE
Progettazione e realizzazione di banchi prova presso l’azienda richiedente
Determinazione grandezze fisiche da
acquisire e parametri da calcolare
Scelta dei sensori
Scelta del sistema di condizionamento e
trasduzione del segnale
Implementazione del software
Bologna
8/9 Giugno 2011
38. SERVIZI PER LE AZIENDE
Sviluppo di software per il monitoraggio e il controllo di processi
Embedding di algoritmi di analisi nei programmi di monitoraggio
Immediatezza nella visualizzazione dei dati
Semplicità dei comandi
Interfacce user-friendly
Generazione automatica di report e
aggiornamento dei database
Bologna
8/9 Giugno 2011
39. SERVIZI PER LE AZIENDE
Realizzazione on-site di sistemi di acquisizione temporanei
Strumenti portatili ad elevate prestazioni
Sistemi imbarcabili per il data logging
Sistemi rugged per il controllo remoto
Bologna
8/9 Giugno 2011
40. SERVIZI PER LE AZIENDE
Caratterizzazione di componenti nei laboratori del dipartimento
Banchi prova per:
pompe
turbocompressori
micro turbine a gas
ventilatori industriali
motori (automotive)
Bologna
8/9 Giugno 2011
41. CASE STUDY
Architettura in labVIEW per la gestione simultanea di banchi prova per caldaie
a condensazione e bruciatori industriali
DITTA:
THERMITAL (RIELLO Group)
Via Jacopo Gasparini, 86 - 31040 Volpago Del
Montello (TV) - Italy
LA SFIDA:
sviluppare un sistema per l’acquisizione dati, il controllo
dell’intero laboratorio, la gestione delle sicurezze, la
creazione di report e la taratura dei sensori.
LA SOLUZIONE:
creazione di un software modulare, gestione dei banchi
prova e delle sicurezze centralizzata e condivisione in
rete dei dati acquisiti.
Bologna
8/9 Giugno 2011
54. CARATTERISTICHE
STANDARDIZZAZIONE
• POSSIBILITA’ DI REPLICARE SPECIFICHE CONDIZIONI DI LAVORO PER I TEST
• GENERAZIONE AUTOMATICA DI REPORT DI PROVA STANDARD PER I DIVERSI
LABORATORI
VISUALIZZAZIONE IMMEDIATA
• INTERFACCIA GRAFICA USER FRIENDLY
• VISUALIZZAZIONE NUMERICA E GRAFICA DI TUTTE LE GRANDEZZE
TERMODINAMICHE DEL SISTEMA
• SICUREZZE ATTIVE DEL PROGRAMMA PER EVITARE SITUAZIONI DI PERICOLO
ACCURATEZZA DELLE MISURE
• CORREZIONE DEGLI ERRORI DEGLI STRUMENTI DI MISURA
• COMPENSAZIONE DEI DISTURBI DEI SEGNALI
• CONTROLLO SULL’INCERTEZZA DELL’INTERA CATENA DI MISURA
• COEFFICIENTI DI TARATURA SEMPRE AGGIORNATI SU SERVER
Bologna
8/9 Giugno 2011
55. Bologna 8/9 Giugno 2011
Grazie per l’attenzione
www.unife.it/tecnopolo/mechlav
MechLav LABORATORIO PER LA MECCANICA AVANZATA
