Riassunto analitico
Questo lavoro di tesi presenta la costruzione di un banco prova finalizzato alla caratterizzazione sperimentale di componenti idraulici utilizzati nella progettazione di un dispositivo casalingo per la dialisi peritoneale. Il banco prova è stato sviluppato con l'obiettivo di condurre analisi dettagliate e valutare l'utilizzo di elementi critici, come pompe e valvole, all'interno del design complessivo del sistema di dialisi.
Lo studio si concentra sulla descrizione delle componenti del circuito idraulico e dei dispositivi adottati per il controllo elettro-idraulico e la misurazione dei parametri di interesse. Vengono fornite informazioni sui sensori necessari per il corretto funzionamento del banco prova, evidenziando le tecnologie su cui si basano e i range di funzionamento.
Il pannello di controllo è stato sviluppato utilizzando il software LabVIEW e implementato mediante moduli National Instruments, che consentono l'acquisizione e la generazione di segnali in corrente o tensione. Questa configurazione architetturale permette il controllo della temperatura del circuito e l'acquisizione di parametri chiave, quali pressioni, velocità di rotazione, potenze assorbite ed efficienze volumetriche.
Il componente idraulico oggetto di test in questa tesi è una piston pump di precisione, specificatamente progettata per applicazioni biomediche, e installata direttamente nel circuito idraulico del banco prova.
Le varie regolazioni necessarie per il corretto funzionamento della pompa vengono effettuate direttamente dall'operatore mediante specifici dispositivi e meccanismi presenti nel circuito, come la generazione di un segnale di controllo per il motore che muove la pompa e la configurazione delle valvole regolatrici per determinare il salto di pressione desiderato.
Per l'analisi sperimentale della pompa, sono state utilizzate tecniche come il design of experiment e l'analisi della regressione, le quali includono una serie di test mirati sulle prestazioni della pompa in diverse condizioni di pressione, temperatura e velocità. Sono presenti studi volti ad approfondire le pressioni di cavitazione, le perdite di temperatura e i trafilamenti della pompa.
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Abstract
This thesis work presents the construction of a test bench aimed at the experimental characterization of hydraulic components used in the design of a home-based peritoneal dialysis device. The test bench was developed with the objective of conducting detailed analyses and evaluating the use of critical elements, such as pumps and valves, within the overall design of the dialysis system.
The study focuses on describing the components of the hydraulic circuit and the devices adopted for electro-hydraulic control and measurement of the parameters of interest. It provides information about the sensors necessary for the proper functioning of the test bench, highlighting the underlying technologies and the operating ranges.
The control panel was developed using LabVIEW software and implemented through National Instruments modules, which enable the acquisition and generation of current or voltage signals. This architectural configuration allows for the control of the circuit's temperature and the acquisition of key parameters such as pressures, rotational speeds, power consumption, and volumetric efficiencies.
The hydraulic component under test in this thesis is a precision piston pump specifically designed for biomedical applications, and it is installed directly in the hydraulic circuit of the test bench.
The various adjustments required for the proper functioning of the pump are made directly by the operator through specific devices and mechanisms in the circuit, such as generating a control signal for the motor that drives the pump and configuring the control valves to determine the desired pressure rise.
For the experimental analysis of the pump, techniques such as design of experiments and regression analysis have been used, which include a series of targeted tests on the pump's performance under different pressure, temperature, and speed conditions. There are studies aimed at further investigating cavitation pressures, temperature losses, and pump leakages.
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