INGEGNERIA ENERGETICA

Conoscenza e capacità di comprensione: -Conoscenza dei principali modelli affidabilistici. -Conoscenza principali strumenti per l’analisi del rischio. -Comprensione dei principi di base dell’ingegneria della manutenzione. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: -Capacità di valutare l’affidabilità di un sistema. -Capacità di individuare gli elementi critici di sistemi complessi. -Capacità di valutare le strategie ottimali di manutenzione. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: · Autonomia di giudizio: Capacità di scegliere la strategia manutentiva più appropriata in funzione delle caratteristiche e della criticità di un sistema. · Abilità comunicative: Capacità di usare un corretto linguaggio tecnico-scientifico e di redigere relazioni e/o specifiche tecniche. · Capacità di apprendimento: Capacità di pianificare e gestire la manutenzione di un sistema.

Teoria dell’affidabilità dei componenti (0.75 CFU) Fondamenti di probabilità e statistica per l’ingegneria dell’affidabilità. Componenti non riparabili. Tempo al guasto, affidabilità, tasso di guasto. Calcolo dell’affidabilità. Componenti riparabili. Calcolo della disponibilità. Teoria dell’affidabilità dei sistemi (0.75 CFU) Schemi funzionali e schemi affidabilistici. Sistemi serie, sistemi parallelo, configurazioni serie-parallelo e parallelo-serie. Sistemi a logica maggioritaria. Sistemi di stand-by. Scelta del livello di ridondanza più conveniente, calcolo dell’efficienza. Analisi del rischio (1.5 CFU) Il processo di valutazione del rischio. Strumenti per l’analisi di sistemi complessi. HAZOP, FMEA/FMECA, albero dei guasti, albero degli eventi, teoria di Markov. Strategie e politiche di manutenzione (1.0 CFU) Classificazione delle strategie di manutenzione. Modelli matematici di manutenzione programmata. Manutenzione ad età costante, a data costante. Modelli matematici per la manutenzione ispettiva. Manutenzione predittiva. TPM - Total Productive Maintenance. Organizzazione e gestione del servizio di manutenzione (1.25 CFU) Pianificazione della manutenzione. Gestione dei ricambi di manutenzione. Metodi per la previsione del fabbisogno dei ricambi. Metodo di Poisson, metodo binomiale. Indici di manutenzione. Overall Equipment Effectiveness. Global service di manutenzione. Le norme tecniche di riferimento. Manutenzione dei sistemi complessi (0.75 CFU) Gestione del ciclo di vita degli asset industriali. Costo totale di possesso (TCO). Ingegneria dei servizi di manutenzione basati sul valore. Gestione del fine vita. Normativa tecnica di riferimento.

Insegnamenti di base del primo anno di corso

Il corso prevede lezioni frontali ed esercitazioni tradizionali con l'ausilio di Lavagna Interattiva Multimediale (LIM). Le esercitazioni prevedono l’ausilio di software specifico per la gestione ed elaborazione di dati strutturati (MS Excel).

CONTENUTI MINIMI PER IL SUPERAMENTO DELL’ESAME: 1) Valutazione corretta dell’affidabilità e disponibilità di un sistema. 2) Capacità di applicare le principali tecniche di analisi del rischio. 3) Conoscenza delle principali strategie di manutenzione e degli strumenti operativi per la gestione della manutenzione. Il risultato della valutazione è espresso da una valutazione in trentesimi. Il voto minimo per il superamento dell’esame (18/30) sarà assegnato per un livello e qualità sufficienti di conoscenza dei requisiti minimi. Gli studenti raggiungeranno il voto massimo (30/30) nel caso in cui dimostrino un livello eccellente di conoscenze sugli argomenti del programma, insieme con elevate capacità di applicare conoscenze e competenze acquisite. Saranno meritevoli di lode qualora siano in grado di applicare le conoscenze e le competenze acquisite anche in contesti diversi da quelli proposti a lezione. The exam consists of a written test during which students will be asked questions on the theoretical and practical content of the course.

Dispense del corso, disponibili sul sito http://www.didattica.dmmm.poliba.it/ R. Manzini, A. Regattieri, H. Pham, E. Ferrari, Maintenance for Industrial Systems, Springer, 2010. R. Manzini, A. Regattieri, Manutenzione dei sistemi di produzione, Progetto Leonardo (BO), II edizione, 2007. Norme tecniche.

Conoscenza e capacità di comprensione (max 4 righi, Times New Roman 10) Questa corso riguarda l’elaborazione dei dati in un’infrastruttura energetica e la loro analisi. Gli studenti acquisiranno comprensione sulle strutture dati e delle sorgenti dei dati in un’infrastruttura energetica, come progettare, preparare e usare i dati ai fini della gestione dell’infrastruttura e dell’erogazione del servizio. Capacità di applicare conoscenza e comprensione (max 4 righi, Times New Roman 10) Alla fine del corso gli studenti saranno in grado - di descrivere e rappresentare i dati prodotti da un’infrastruttura energetica, - illustrare i principali componenti e le attività relative alla gestione dei dati di un’infrastruttura energetica - applicare le tecniche di analisi dati per la gestione dell’infrastruttura energetica - Presentare i risultati con tecniche di data storytelling Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: • Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulla qualità dei dati e sulle tecniche di analisi • Abilità comunicative: lo studente acquisirà competenze sulla visualizzazione, presentazione dei dati. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di compiti a casa finalizzati a stimolare le capacità descrittive. • Capacità di apprendimento: Sarà stimolata attraverso l’utilizzo di strumenti di presentazione e lavori in classe. Le capacità di apprendimento saranno anche stimolate dall’utilizzo di ambienti interattivi per la raccolta, la preparazione e l’analisi dei dati, al fine di stimolare le capacità applicative degli allievi.

): definizione di big data e del loro ciclo di vita. Introduzione ai sistemi di elaborazione dei dati, il modello di von Neumann. Le tecnologie per la raccolta, preparazione, e l’elaborazione dei dati. Esempi di architetture di gestione ed elaborazione dei dati 2. La raccolta dei dati e l'utilizzo dei database (1,5 CFU): formati dei dati e loro rappresentazione, modello relazionale e non relazionale, DBMS; SQL, ciclo CRUD, la qualità dei dati. Introduzione al datawarehouse e al data lake. 3. Tipologie di analisi dati (1 CFU): Tecniche di analisi esplorativa, multidimensionale e predittiva. Definizione di ipercubo, strumenti statistici, algoritmi supervisionati, non supervisionati e rinforzati. Utilizzo del foglio di calcolo.4. Linguaggi di programmazione per l'analisi dati (2,5 CFU): Introduzione al concetto di algoritmo, elementi di base della programmazione, introduzione a Phyton e alle librerie per l’analisi dei dati, connessione di Python a un DBMS. Utilizzo di ambienti interattivi per la programmazione (i.e. Jupiter Notebook)5. Visualizzazione dei dati (0,5 CFU): le diverse forme di grafici e corretto utilizzo, tecniche di data storytelling, le piattaforme di visualizzazione dei dati e gli strumenti in Python.

Nozioni base di insiemistica e di statistica.

L’esame prevede una prova scritta per l’ammissione ad una successiva prova orale della durata di circa 30 minuti. La prova scritta è orientata alla valutazione delle capacità dello studente di applicare le conoscenze base di programmazione e interrogazione dei database. L’esame orale mira a valutare l’abilità dello studente a orientarsi nel mondo dei dati, individuare gli elementi essenziali per l’elaborazione e l’analisi dei dati, la comprensione degli argomenti, l’utilizzo appropriato della terminologia e la capacità di comunicarle in un contesto formale. A scelta degli studenti, sarà possibile realizzare un progetto su un tema preventivamente concordato con il docente.

1) Balamurugan Balusamy, Nandhini Abirami R, Amir H. Gandomi, Big Data: Concepts, Technology, and Architecture,John Wiley & Sons Inc; 1. edizione 2) Dispense didattiche e materiale fornito a lezione

Il corso si prefisse di fornire conoscenze specifiche sugli argomenti relativi alla definizione e analisi, dal punto di vista cinematico e dinamico, di singoli componenti e di organi di macchine. Contestualmente le lezioni saranno finalizzate all'apprendimento della scelta e progettazione di componenti meccanici per il loro utilizzo all'interno di sistemi meccanici complessi. Al termine del corso gli allievi saranno in grado di effettuare l’analisi dinamica 3D di sistemi meccanici, di studiare il comportamento delle macchine a un grado di libertà, di valutare la risposta dinamica di materiali viscoelastici e dimensionare coppie lubrificate. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: · Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecniche più idonee per lo studio e la progettazione funzionale sistemi meccanici e organi macchine. · Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica ed una adeguata capacità di comunicazione. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di temi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. · Capacità di apprendimento: Le capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso discussioni in aula relative a piccoli esperimenti condotti dal vivo durante le lezioni.

1. CINEMATICA E DINAMICA DEI CORPI RIGIDI IN 3D (22 h, 2.2 CFU): Sistemi di riferimento, matrice di rotazione e trasformazione di coordinate, tensore velocità di rotazione, teorema di Poisson, composizione delle rotazioni finite; angoli di Eulero. Richiami di cinematica di un corpo rigido nello spazio; Esempi: giunto di Cardano-Hooke, giunti omocinetici. Geometria delle masse di corpi rigidi in 3D; tensore ed ellissoide d’inerzia e loro proprietà; rappresentazione matriciale delle equazioni cardinali della dinamica, teoremi di conservazione. Punti di equilibrio e stabilità. Esempi: equilibratura statica e dinamica, stabilità delle rotazioni, giroscopio, giunto di Cardano. 2. ROTORDINAMICA (12 h, 1.2 CFU) Introduzione alla rotordinamica industriale, velocità critiche, vibrazioni flessionali e moto di whirl sincrono per massa eccentrica (Jeffcott rotor). Instabilità rotordinamica, meccanismo di “tip follower force” e “Alford’s force” in turbomacchine. Effetti giroscopici in rotori a sbalzo, diagramma di Campbell, forward and backward whirl. 3. LUBRIFICAZIONE (14 h, 1.4 CFU) : Viscosità nei fluidi; Equazione di Reynolds in una e due dimensioni. Applicazioni ad alcuni casi elementari; Cuscinetti reggispinta lubrificati; Cuscinetto portante completo e parziale. Cuscinetti idrostatici. Cenni di lubrificazione elasto-idrodinamica. 4. MATERIALI VISCOELASTICI (12 h, 1.2 CFU): Equazioni costitutive dei materiali viscoelastici. Principio di causalità, funzione di rilassamento, funzione di creep. Determinazione sperimentali della risposta di un materiali viscoelastico lineare. Modulo viscoelastico complesso. Modello di materiale viscoelastici. Esempi di risposta transitoria di un materiale viscoelastico.

Disegno, Meccanica Razionale e Meccanica Applicata alle Macchine I

Lezioni ed esercitazioni in aula supportate da PC, tutoraggio in forma di assistenza individuale.

L’esame prevede una prova orale che intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento e l’utilizzo della terminologia appropriata.

1. Dispense e materiale didattico disponibile in rete. 2. Callegari, Fanghella, Pellicano, “Meccanica Applicata alle Macchine”, CittàStudi, 2013 3. R. M. Christensen “Theory of Viscoelasticity”, Dover Civil and Mechanical Engineering 4. John Vance, Fouad Zeidan and Brian Murphy, “Machinery Vibration And Rotordynamics”, 2010 John Wiley & Sons, Inc.

Modulo: Sistemi e reti di trasmissione e distribuzione dell'energia Il corso si prefigge di fornire conoscenze specifiche sugli argomenti relativi al funzionamento dei sistemi di trasmissione e distribuzione e utilizzo dell’energia elettrica, i principali metodi di modellazione delle reti di trasmissione, le principali definizioni del mercato dell’energia elettrica i criteri di dimensionamento di cavi e protezioni negli impianti in bassa tensione. - Conoscenza e capacità di comprensione Il corso fornisce le conoscenze di base relative alla organizzazione di un sistema di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica e alle sue funzioni. Gli studenti saranno in grado di comprendere quali siano i principali fenomeni elettrici e quale sia il ruolo dei principali componenti di un sistema elettrico. Inoltre, saranno in grado di comprendere come modellare il comportamento dei principali componenti di una rete elettrica e di impianti utilizzo dell’energia elettrica e - Capacità di applicare conoscenza e comprensione Al termine del corso gli allievi saranno in grado di effettuare i calcoli fondamentali per l’analisi di una rete elettrica e per la scelta e dimensionamento dei componenti di sistema, di comprendere le principali problematiche legate alle infrastrutture elettriche e di studiare l’interazione tra i principali componenti elettrici, le risorse energetiche e il sistema elettrico nel suo complesso. - Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecniche più idonee per lo studio e la progettazione funzionale dei sistemi elettrici e delle reti di trasmissione e distribuzione. - Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica ed una adeguata capacità di comunicazione. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e/o l’assegnazione di compiti ed esercizi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. - Capacità di apprendimento: La capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso la discussione dei risultati di esercitazioni numeriche condotte in aula o di test effettuati in laboratorio.

Modulo: Sistemi e reti di trasmissione e distribuzione dell'energia 1. Nozioni generali introduttive (0,3 CFU) - Struttura di un moderno sistema elettrico di potenza: produzione, trasmissione, sub-trasmissione, distribuzione, livelli di tensione. Carichi, generazione distribuita e risorse energetiche. Enti normatori di settore. 2. Rappresentazione dei componenti di reti (0,7 CFU) - Sistemi trifase e richiami di elettrotecnica. Rappresentazione alle sequenze. Bipoli e quadripoli. Parametri primari delle linee elettriche, equazioni di trasmissione. Rappresentazione di trasformatori e macchine rotanti. Il metodo dei valori relativi ed esempi di calcolo. Schemi unifilari e schemi funzionali. 3. Distribuzione e utilizzazione dell’energia elettrica (1,6 CFU) - Caratteristiche dei conduttori e dei cavi elettrici. Portata in corrente e caduta di tensione. Metodologie di dimensionamento. Il rifasamento. Origine e effetto delle sovracorrenti. Il calcolo delle correnti di cortocircuito. Dimensionamento dei sistemi di protezione. Esempi applicativi 4. Sicurezza degli impianti e delle persone (1 CFU) - Effetti fisiologici della corrente elettrica e della tensione. Contatti diretti e indiretti. Sistemi TT, TN e IT. L’interruttore differenziale. Circuiti a bassissima tensione. Impianti di terra. Stato del neutro. Esempi applicativi. 5. Trasporto e trasformazione dell’energia (0,6 CFU) - Schemi di rete AT, caratteristiche costruttive, sistemi di protezione. Reti di distribuzione dell’energia a MT e sistemi di protezione. Cabine elettriche e apparecchiature di manovra e di protezione. Procedure per la connessione. 6. Studio del sistema elettrico in regime permanente (1 CFU) - Approccio nodale. Equazioni generali di load flow. Classificazione dei nodi. Metodi di risoluzione. Fast decoupled load flow. Load flow in corrente continua. Analisi di sensibilità. Elementi di dinamica e regolazione. Esempi applicativi. 7. Elementi di pianificazione ed esercizio del sistema elettrico (0,8 CFU) - Costo industriale di produzione dell’energia. Pianificazione e programmazione a medio e breve termine. Dispacciamento economico e vincoli di rete. Tipologie di mercati dell’energia. Esempi applicativi

Modulo: Sistemi e reti di trasmissione e distribuzione dell'energia Nozioni di Principi di Ingegneria Elettrica, Sistemi Energetici

Lezioni frontali, esercitazioni numeriche, tutoraggio individuale.

Modulo: Sistemi e reti di trasporto e distribuzione dell'energia L'apprendimento è verificato con un esame orale, di durata media 30 minuti, basato su domande relative alle tecnologie e rappresentazione dei sistemi per il trasporto dell’energia elettrica, sui criteri di dimensionamento degli impianti di utilizzazione in bassa tensione, e nozioni sui meccanismi di cambio di energia in regime di libero mercato al fine di verificare il grado di conoscenza e la capacità metodologica acquisita nei diversi argomenti, nonché nelle relative applicazioni (primo, secondo e terzo indicatore di Dublino). Durante il colloquio sarà valutata anche la qualità di esposizione con terminologia appropriata e l’organizzazione autonoma dell'esposizione (quarto indicatore di Dublino). Il risultato della valutazione è espresso in trentesimi; il voto minimo per il superamento dell’esame è 18/30 corrispondente ad un livello e qualità sufficienti di conoscenza dei requisiti minimi di seguito illustrati. Gli studenti che raggiungono il voto massimo di 30/30 e che dimostrino nell’eventuale colloquio orale un livello e qualità eccellenti insieme con ottima capacità di applicare autonomamente conoscenze e competenze acquisite, anche in contesti diversi da quelli proposti a lezione (quinto indicatore di Dublino) saranno meritevoli di lode. I requisiti minimi per il superamento dell’esame sono: identificazione dei principali metodi di rappresentazione delle reti per il trasporto (trasmissione e distribuzione) dell’energia elettrica, sui criteri di dimensionamento degli impianti di utilizzazione in bassa tensione, e nozioni sui meccanismi di cambio di energia in regime di libero mercato. Per la valutazione finale si applicano i seguenti criteri: Voto: 18 Soddisfacimento dei requisiti minimi di apprendimento Voti: 19-22 Conoscenza di base degli argomenti trattati e comprensione sufficiente dei concetti fondamentali. Capacità di risolvere problemi semplici e di applicare le conoscenze acquisite in contesti noti. Capacità di formulare giudizi autonomi su argomenti semplici. Capacità di esprimere concetti utilizzando un linguaggio tecnico adeguato. Voti: 23-26 Buona conoscenza degli argomenti trattati e comprensione approfondita dei concetti. Capacità di risolvere problemi complessi e di applicare le conoscenze in contesti nuovi. Capacità di formulare giudizi autonomi e critici su argomenti complessi. Capacità di esprimere concetti utilizzando un linguaggio tecnico di buon livello ed in modo chiaro e coerente. Voti: 27-30 Ottima conoscenza degli argomenti trattati e comprensione completa e approfondita dei concetti. Capacità di risolvere problemi molto complessi e di applicare le conoscenze in contesti innovativi. Ottima capacità di formulare giudizi autonomi, critici e originali. Ottima capacità di esprimere concetti utilizzando un linguaggio tecnico di alto livello ed in modo chiaro, coerente e persuasivo. Voto 30 e lode Conoscenza eccezionale e completa degli argomenti trattati, con capacità di collegare i concetti in modo innovativo. Capacità di risolvere problemi estremamente complessi e di applicare le conoscenze in contesti interdisciplinari. Eccellente capacità di formulare giudizi autonomi, critici e originali, con un alto grado di approfondimento. Elevata capacità di esprimere concetti utilizzando un linguaggio tecnico di alto livello in modo chiaro, coerente e con un alto livello di precisione.

Modulo: Sistemi e reti di trasporto e distribuzione dell'energia Appunti di lezione ed eventuale materiale didattico fornito dal docente. Testi - F. M. Gatta, “Impianti Elettrici” – Volume 1, Società Editrice Esculapio, 2014. - V. Carrescia, “Fondamenti di sicurezza elettrica”, TNE, 2009. - N. Faletti, P. Chizzolini, “Trasmissione e Distribuzione dell’Energia Elettrica”, Patron, 2006. - T. Gonen, “Electric Power Distribution Engineering” – Third Edition, CRC Press, 2014. - A.J. Wood, B.F. Wollenberg, G.B. Sheblé, Power Generation, Operation and Control – 3rd Edition. John Wiley & Sons, 2014. - D. Kirschen, G. Strbac, “Fundamentals of Power System Economics”, Wiley, 2006. - Norme CEI 0-21 e CEI 0-16 - G. Conte “Manuale di Impianti Elettrici”, Biblioteca Tecnica Hoepli, 2014. - V. Cataliotti, “Impianti Elettrici”, Dario Flaccovio Editore, 2004

Il corso si propone di fornire gli elementi di base per la modellazione di sistemi dinamici e la sintesi di sistemi di controllo in retroazione, con enfasi sui sistemi automatici di gestione, regolazione e controllo dell’energia. Nella prima parte, il corso è dedicato ai modelli matematici per l’analisi dei sistemi lineari tempo-invarianti, nel dominio del tempo e della frequenza. Nella seconda parte del corso, si forniscono i principi di base per la progettazione dei sistemi di controllo in retroazione. I risultati di apprendimento attesi sono relativi alla comprensione dei principali modelli matematici per la descrizione analitica di un sistema dinamico e del funzionamento dei sistemi di controllo in catena aperta ed in ciclo chiuso, con enfasi sui sistemi automatici di gestione, regolazione e controllo dell’energia. Centrali sono i concetti di stabilità di sistemi dinamici SISO, robustezza ad incertezze di modello ed a disturbi esogeni. Autonomia di giudizio: Uno degli obiettivi del corso è consentire allo studente di sviluppare la capacità di sviluppare un modello fisico-matematico che descriva un sistema dinamico in modo da analizzarne le caratteristiche salienti. L'autonomia di giudizio si dovrà manifestare dimostrando padronanza dei concetti e dei metodi descritti nel corso per la sintesi di sistemi di controllo generalizzando quanto illustrato nel corso ad impianti SISO lineari tempo invarianti arbitrari. Abilità comunicative: Lo studente dovrà essere in grado di presentare e discutere le caratteristiche del modello matematico di un sistema dinamico e del relativo sistema di controllo, stabilire opportune specifiche di controllo (sia in frequenza che nel dominio del tempo), distinguere con chiarezza le ipotesi di partenza e i dettagli del comportamento. Capacità di apprendimento: L’apprendimento sarà stimolato durante i ricevimenti e le esercitazioni che saranno improntate alla massima partecipazione attiva possibile. Durante il corso lo studente è avviato ad essere in grado di ricavare un modello e maturi la capacità di analisi delle proprietà del sistema analizzato e del relativo sistema di controllo. Il lavoro personale viene stimolato anche mediante l’assegnazione di esercizi supplementari che possono essere discussi in classe e durante il ricevimento studenti

Sistemi dinamici e modelli matematici. Sistemi di controllo e retroazione. Sistemi e modelli lineari. Sistemi interconnessi: serie, parallelo, retroazione. Sistemi dinamici per l’energia: esempi. Componenti di un anello di controllo. Modelli ingresso-uscita e modelli di stato. Evoluzione libera e forzata. La trasformata di Laplace e suo uso per la soluzione di equazioni LTI. Algebra degli schemi a blocchi. Risposta libera e risposta forzata. La funzione di trasferimento (f.d.t.). Esempi. (1,5 CFU) Risposte ai segnali canonici. Modi naturali. Analisi del ruolo degli zeri. Specifiche nel dominio del tempo. Sistemi in retroazione ad inseguimento. Sistemi in retroazione ed errori in regime permanente. Introduzione al concetto di robustezza ai disturbi e alle variazioni parametriche degli impianti. Stabilità interna ed esterna, definizioni e teoremi fondamentali. Il criterio di Nyquist. Sistemi con ritardo puro. Esempi di analisi di sistemi per la regolazione ed il controllo dell’energia. (1,5 CFU) Analisi in frequenza dei sistemi lineari. Introduzione alla funzione di risposta armonica. Teoremi fondamentali: equivalenza fra risposta all’impulso, funzione di trasferimento e funzione di risposta armonica. Cenni sulla determinazione sperimentale della funzione di risposta armonica. Tracciamento e composizione dei diagrammi di Bode approssimati da andamenti asintotici. I diagrammi di Nichols. Analisi della stabilità nel dominio della frequenza. Margini di stabilità (ampiezza e fase). (1,5 CFU) Regolatori PID. Taratura per cancellazione poli/zeri. Sintesi di reti correttrici. Sintesi in frequenza delle reti ritardatrice e anticipatrice. Luogo delle radici. Esercitazioni numeriche su tutti gli argomenti trattati, analisi dinamica (nel tempo ed in frequenza) e sintesi di sistemi di regolazione e controllo dell’energia, anche con software (Matlab/simulink). (1,5 CFU)

Calcolo vettoriale e matriciale; calcolo differenziale ed integrale; equazioni differenziali ordinarie; meccanica dei sistemi vincolati, termodinamica, reti elettriche passive

Lezioni ed esercitazioni numeriche in aula

L’esame prevede una prima prova scritta, eventualmente ripartita in due prove di esonero (a metà ed a fine corso) che consta prevalentemente nella risoluzione di esercizi di analisi e progettazione numeriche, ed una prova orale che intende verificare le conoscenze dello studente e la comprensione degli argomenti trattati.

1.“Appunti del corso” 2. P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, “Fondamenti di Controlli Automatici”. Seconda Edizione. McGraw-Hill. 2004.

L'obiettivo di questo corso è di giungere alla comprensione generale dei principi che regolano la progettazione delle turbomacchine a flusso assiale e radiale. Al termine del corso, gli studenti dovrebbero essere in grado di comprendere i principi della fluidodinamica e della termodinamica delle turbomacchine, conoscere i fattori che influenzano la progettazione complessiva degli stadi di una turbomacchina, eseguire una progettazione preliminare di una turbomacchina e valutarne le prestazioni.

1) Analisi dimensionale: similitudine 2) Fondamenti di flusso viscoso e teoria dello strato limite 3) Schiere bidimensionali 4) Turbine a flusso assiale 5) Compressori a flusso assiale 6) Flussi tridimensionali nelle turbomacchine assiali 7) Ventilatori e loro funzionamento. Ventilatori centrifughi. Ventilatori a flusso assiale 8) Turbine idrauliche: introduzione, turbine Pelton, turbine Francis, turbine Kaplan 9) Compressori centrifughi 10) Turbine a flusso radiale

Fisica Tecnica e Meccanica dei Fluidi

Lezioni frontali, svolte principalmente alla lavagna, in cui vengono presentati concetti teorici, metodi di progettazione, esempi numerici e relative soluzioni.

Esame orale con domande sugli argomenti trattati durante le lezioni in aula. Voto da 18/30 a 30/30 e lode.

Main textbook: - S. L. Dixon, Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery, Elsevier Butterworth–Heinemann, Fifth Edition, 2005 or more recent editions (6th Edition 2010, 7th Edition 2014 or 8th Edition 2025) Other textbooks: - H. Schlichting (Deceased), K. Gersten, Boundary-Layer Theory, NinthEdition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2017. - Csanady G. T., Theory of Turbomachines, McGraw-Hill, New York, 1964. - Shepherd D.G., Principles of Turbomachinery, Macmillan Publishing co., New York, 1956. - Horlock J.H., Axial Flow Compressors: Fluid Mechanics and Thermodynamics, Butterworths Scientific Publications, London, 1958. - Saravanamuttoo H.I.H., Rogers G.F.C., Cohen H., Gas Turbine Theory, Pearson Education, Fifth Edition, 2001. - Osborne William C., Fans, 2nd Edition, Pergamon Press, 1977. - Eck Bruno, Fans: Design and Operation of Centrifugal, Axial-Flow and Cross-Flow Fans, 1973. Translated from“Ventilatoren”, 5th Edition 1972, Springer-Verlag. - Dick Erik, Fundamentals of Turbomachines, Springer, 2015. - Wallis Allan R., Axial Flow Fans and Ducts, John Wiley and Sons,1983. - M. Nechleba, Hydraulic Turbines: Their Design and Equipment, ARTIA Prague, 1957. - L. Vivier, Turbines Hydrauliques et leur régulation, Editions Albin Michel, Paris, 1966.

Il corso si propone di fornire un quadro conoscitivo delle complesso tema della climatizzazione, cioè la realizzazione e il mantenimento delle condizioni termiche, igrometriche, di qualità e movimentazione dell’aria comprese entro i valori ottimali per le persone. Il corso affronta questo complesso tema in maniera olistica a partire dalle disposizioni normative, per comprendere le modalità che permettano il raggiungimento del benessere individuale con il minore consumo di energia. Le scelte delle tecnologie impiantistiche, ivi compresi i sistemi di gestione e manutenzione degli impianti stessi, rappresentano il fulcro formativo di questo corso. L’obiettivo è quello di dotare lo studente di tutte le conoscenze necessarie a svolgere una progettazione impiantistica civile e/o industriale completa. A tal fine, oltre a concetti teorici, il focus del corso sarà sui criteri progettuali, e verra’ realizzando anche con il supporto delle possibilità offerte dai moderni strumenti di calcolo che saranno presentati nel corso Il corso assicura una: 1. Competenza nel calcolo della richiesta energetica di un ambiente e, in generale, di un edificio; 2. Competenza nella capacità di definire strategie progettuali volte a garantire elevati standard di qualità dell’aria interna e di calcolare le richieste di ventilazione ambientale; 3. Capacità di effettuare una progettazione impiantistica di massima, selezionando il sistema di climatizzazione piu’ idoneo al caso in esame; 4. Capacità di redigere un elaborato progettuale tramite l’ausilio di software di calcolo; 5. Capacita di verificare il rispetto della legislazione vigente. Lo studente acquisirà competenze per individuare l’impianto termotecnico piu’ adatto al caso in esame. Tale competenza sarà completata dalla capacità di redigere un predimensionamento di massima di un impianto o di utilizzare strumenti di calcolo per redigere un progetto completo di un impianto termotecnico al servizio di un edificio ad energia zero. 1. Autonomia di giudizio: sviluppo della capacità di analisi critica delle differenti modalità di climatizzazione ambientale di un edificio, con specifica attenzione per impianti a supporto di edifici che mirano ad un consumo minimo di energia non rinnovabile, ossia che ambiscono al target di edifici ad energia zero; 2. Capacità di apprendimento: la preparazione acquisita rende lo studente capace di affrontare un generico problema di definizione impiantistica in ambito civile e industriale e consequenziale progettazione delle macchine e delle condotte impiantistiche. Lo studente sarà quindi in grado di applicare le conoscenze acquisite a contesti differenti da quelli presentati durante il corso, approfondendo gli argomenti trattati usando materiali didattici diversi da quelli proposti; 3. Abilità comunicativa: sviluppo della capacità di inquadramento del problema e restituzione in modo efficace e sintetico del quadro risolutivo dello stesso, con proprietà di linguaggio e di analisi.

1. Qualità ambientale (2 CFU) Psicometria. Benessere termoigrometrico. Qualità dell’aria interna. Carichi termici di un edificio. Requisti di ventilazione negli edifici. Controllo di patogeni e virus. 2. La climatizzazione dell’ambiente (2 CFU) Macchine per la produzione dell’energia termica e frigorigera. Macchine per il trattamento dell’aria. Rendimento di una macchina. Scambiatore di calore. Accumulo dell’energia trmica e frigorifera. Distribuzione dell’enegia termica. 3. Progettazione impiantistica in edilizia sostenibile (2 CFU) Diagnosi energetica di un edificio. Reti di distribuzione di un fluido termovettore. Rete di distribuzione di acqua. Canalizzazioni per la distribuzione di aria. Dimensionamento di una canalizzazione e di una tubazione. Integrazioni di fonti energetici rinnovabili in impianti ibridi. Dimensionamento di un impianto solare termico. Recenti sviluppi delle pompe di calore. Elettrificazione dell’impiantistica civile.

Sono richieste conoscenze sui seguenti argomenti: scambio di calore; igrometria; termodinamica; efficienza di una macchina; cicli diretti e indiretti; sistemi di produzione di “calore”, di “freddo” e di energia elettrica.

L’insegnamento contempla lezioni teoriche ed esercitazioni in aula, anche attraverso l’uso di fogli di calcolo e software dedicati per lo svolgimento di esercizi relativi alla progettazione di un impianto per il riscaldamento e il raffrescamento ambientale. Per il tema d’anno, viene assegnato agli studenti un problema relativo alla progettazione della centrale termica di un edificio di medie dimensioni per il quale gli studenti dovranno identificare la tipologie di impianto piu’ idoneo, considerato anche l’obiettivo di promuovere un uso efficiente dell’energia, utilizzando le tecnologie innovative presentate nelle lezioni teoriche. Lo svolgimento del problema è guidato dal docente e tende a sviluppare e rafforzare le capacità degli allievi di identificare le tecnonologie impiantische più efficienti. Vengono anche proposte le metodiche per produrre un elaborato chiaro nel procedimento ed accurato nei risultati da conseguire, nonché viene valutata la capcità comunicativa nell’esporre la propria idea progettuale.

La valutazione del raggiungimento degli obiettivi di apprendimento avviene mediante lo svolgimento di un elaborato progettuale scritto consistente nella progettazione impiantistica a servizio di un edificio e di una successiva prova orale. L’elaborato scritto verrà sviluppato con il supporto del docente durante l’intero corso. La prova orale verte sulla discussione delle soluzioni riportare nella sezione scritta e quindi è tesa ad approfondire il livello delle conoscenze, la autonomia di analisi e giudizio, nonché le capacità espositive dell’allievo. La valutazione finale (espressa in trentesimi) tiene conto in modo armonico dei risultati complessivamente conseguiti nelle prove (scritta ed orale) tenendo conto della correttezza ed efficienza raggiunta in tutte le prove ai fini del calcolo della soluzione dei problemi proposti, dei metodi utilizzati, della completezza ed esattezza delle risposte, nonché della chiarezza nella presentazione Sono requisiti minimi richiesti per il superamento dell’esame 1. Conoscenza dei concetti basilari delle normative sull’impiantistica in ambito civile e industriale; 2. Conoscenza delle modalità di predimensiomento di una centrale termica e di un sistema di ventilazione; 3. Capacità applicativa di redigere una diagnosi energetica; 4. Capacità di definire e progettare il sistema di distribuzione ed erogazione dell’energia termica e della ventilazione.

• L. De Santoli e F. Mancini, “Progettazione degli impaini di climatizzazione”, 2017, Maggioli Editore • P. Savoia, “Impianti termici negli edifici residenziali ad elevate prestazioni energetiche”, 2021, Maggioli Editore • L. Stefanutti, “Impianti di climatizzazione”, 2019, Hoepli • R. Wang, X. Zhai, “Handbook of Energy Systems in Green Buildings”, 2018, Springer.

Il corso fornisce le conoscenze sui metodi e modelli per l’analisi energetica di base, della termodinamica e dello scambio termico per l'analisi dei processi industriali che coinvolgono gli scambi di energia Dopo aver seguito il corso, lo studente dovrebbe essere in grado di: · utilizzare i principi base dell’energetica applicata ai processi industriali; · affrontare nuovi problemi scegliendo i metodi più appropriati e giustificando le proprie scelte; · spiegare i risultati ottenuti anche a persone con un background teorico diverso Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: • Autonomia di giudizio: Gli studenti devono possedere la capacità di elaborare problemi complessi e/o frammentari e devono pervenire a idee e giudizi originali ed autonomi, a scelte coerenti nell’ambito del loro lavoro, particolarmente delicate nella professione dell'ingegnere. Il corso promuove lo sviluppo dell’autonomia di giudizio nella scelta appropriata della tecnica/modello per la soluzione dei problemi ingegneristici nell'ambito dei processi industriali e la capacità critica di interpretare la bontà dei risultati dei modelli/metodi applicati. • Abilità comunicative: È fondamentale che gli studenti siano in grado di comunicare con un pubblico vario e composito, non omogeneo culturalmente, in modo chiaro, logico ed efficace, utilizzando gli strumenti metodologici acquisiti e le loro conoscenze scientifiche e, in particolar modo, il lessico di specialità. • Capacità di apprendimento: Gli studenti devono acquisire la capacità critica di rapportarsi, con originalità e autonomia, alle problematiche evidenziate durante il corso ed in generale, culturali riguardanti altri ambiti affini. Devono essere in grado di rielaborare e di applicare autonomamente le conoscenze e i metodi appresi e nella più ampia prospettiva di auto-aggiornamento culturale e professionale dell'apprendimento permanente. Pertanto, gli studenti devono poter passare a forme espositive diverse dai testi di partenza, al fine di memorizzare, riassumere per sé e per altri e divulgare conoscenze scientifiche.

Energy management nei processi industriali, principi scientifici ed economici, applicazioni a componenti, sistemi e sistemi di controllo. Ottimizzazione energetica, risparmio energetico ed efficientamento nei processi industriali. Impatto ambientale ed energetica. Principi e metodi per l’Energy Auditing. I costi dell’energia. Analisi termodinamica dei processi industriali, integrazione dei processi per un uso efficiente dell’energia, il ruolo della termodinamica nei processi industriali, integrazione calore e lavoro, valutazioni economiche. Interventi di risparmio energetico nei sistemi e nei processi industriali. Problematiche di progettazione di impianti energetici e di ambientalizzazione. Sviluppo di un progetto di valutazione energetica di un sistema. Problematiche tecnico-economiche, simulazione e calcolo delle prestazioni energetiche, analisi di un progetto, project financing. Lavoro d’anno: predisposizione e discussione di un lavoro personale o di gruppo riguardante una ricerca bibliografica e di mercato e la valutazione di massima di un sistema energetico industriale esistente o da realizzare su ipotesi verosimili.

Nozioni fondamentali di meccanica e termodinamica dai corsi di Fisica e Fisica Tecnica. Nozioni fondamentali di Macchine e Sistemi Energetici.

L’esame prevede una prova orale della durata di circa 20 minuti con la discussione dell’elaborato progettuale prodotto. La prova orale intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento, le capacità espressive e l’utilizzo della terminologia appropriata.

Handbook of Energy Efficiency and Renewable Energy, Ed. By F. Kreith F. and D. Yogi Goswami, CRC Press - Taylor & Francis Group, 2007. Mull T. E., Practical Guide to Energy Management for Facilities Engineers and Managers, ASME Press Dispense del corso.

Modulo: Sistemi e reti di trasmissione e distribuzione dell'energia - Conoscenza e capacità di comprensione Il corso fornisce le conoscenze di base relative alla organizzazione di un sistema elettrico e alle sue funzioni. Gli studenti saranno in grado di comprendere quali siano i principali fenomeni elettrici e quale sia il ruolo dei principali componenti di un sistema elettrico. Inoltre, saranno in grado di comprendere come modellare il comportamento dei principali componenti di una rete elettrica e di impianti di generazione e consumo dell’energia. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione Al termine del corso gli allievi saranno in grado di effettuare i calcoli fondamentali per l’analisi di una rete elettrica e per la scelta e dimensionamento dei componenti di sistema, di comprendere le principali problematiche legate alle infrastrutture elettriche e di studiare l’interazione tra i principali componenti elettrici, le risorse energetiche e il sistema elettrico nel suo complesso. - Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecniche più idonee per lo studio e la progettazione funzionale dei sistemi elettrici e delle reti di trasmissione e distribuzione. - Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica ed una adeguata capacità di comunicazione. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e/o l’assegnazione di compiti ed esercizi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. - Capacità di apprendimento: La capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso la discussione dei risultati di esercitazioni numeriche condotte in aula o di test effettuati in laboratorio.

Modulo: Sistemi e reti di trasmissione e distribuzione dell'energia 1. Nozioni generali introduttive (0,3 CFU) - Struttura di un moderno sistema elettrico di potenza: produzione, trasmissione, sub-trasmissione, distribuzione, livelli di tensione. Carichi, generazione distribuita e risorse energetiche. Enti normatori di settore. 2. Rappresentazione dei componenti di reti (0,7 CFU) - Sistemi trifase e richiami di elettrotecnica. Rappresentazione alle sequenze. Bipoli e quadripoli. Parametri primari delle linee elettriche, equazioni di trasmissione. Rappresentazione di trasformatori e macchine rotanti. Il metodo dei valori relativi ed esempi di calcolo. Schemi unifilari e schemi funzionali. 3. Distribuzione e utilizzazione dell’energia elettrica (1,6 CFU) - Caratteristiche dei conduttori e dei cavi elettrici. Portata in corrente e caduta di tensione. Metodologie di dimensionamento. Il rifasamento. Origine e effetto delle sovracorrenti. Il calcolo delle correnti di cortocircuito. Dimensionamento dei sistemi di protezione. Esempi applicativi 4. Sicurezza degli impianti e delle persone (1 CFU) - Effetti fisiologici della corrente elettrica e della tensione. Contatti diretti e indiretti. Sistemi TT, TN e IT. L’interruttore differenziale. Circuiti a bassissima tensione. Impianti di terra. Stato del neutro. Esempi applicativi. 5. Trasporto e trasformazione dell’energia (0,6 CFU) - Schemi di rete AT, caratteristiche costruttive, sistemi di protezione. Reti di distribuzione dell’energia a MT e sistemi di protezione. Cabine elettriche e apparecchiature di manovra e di protezione. Procedure per la connessione. 6. Studio del sistema elettrico in regime permanente (1 CFU) - Approccio nodale. Equazioni generali di load flow. Classificazione dei nodi. Metodi di risoluzione. Fast decoupled load flow. Load flow in corrente continua. Analisi di sensibilità. Elementi di dinamica e regolazione. Esempi applicativi. 7. Elementi di pianificazione ed esercizio del sistema elettrico (0,8 CFU) - Costo industriale di produzione dell’energia. Pianificazione e programmazione a medio e breve termine. Dispacciamento economico e vincoli di rete. Tipologie di mercati dell’energia. Esempi applicativi

Modulo: Sistemi e reti di trasmissione e distribuzione dell'energia Nozioni di Principi di Ingegneria Elettrica, Sistemi Energetici

Lezioni frontali, esercitazioni numeriche, tutoraggio individuale.

Modulo: Sistemi e reti di trasporto e distribuzione dell'energia L’esame consiste in una prova orale, nella quale allo studente sono poste domande su aspetti teorici e applicativi, per verificare la capacità di sintesi e integrazione degli argomenti trattati, e l’utilizzo della terminologia appropriata. Per quanto riguarda i requisiti minimi di apprendimento, lo studente deve dimostrare la conoscenza dei degli elementi di progettazione e funzionamento di impianti e sistemi elettrici ai diversi livelli di tensione.

Modulo: Sistemi e reti di trasporto e distribuzione dell'energia Appunti di lezione ed eventuale materiale didattico fornito dal docente. Testi - F. M. Gatta, “Impianti Elettrici” – Volume 1, Società Editrice Esculapio, 2014. - V. Carrescia, “Fondamenti di sicurezza elettrica”, TNE, 2009. - N. Faletti, P. Chizzolini, “Trasmissione e Distribuzione dell’Energia Elettrica”, Patron, 2006. - T. Gonen, “Electric Power Distribution Engineering” – Third Edition, CRC Press, 2014. - A.J. Wood, B.F. Wollenberg, G.B. Sheblé, Power Generation, Operation and Control – 3rd Edition. John Wiley & Sons, 2014. - D. Kirschen, G. Strbac, “Fundamentals of Power System Economics”, Wiley, 2006. - Norme CEI 0-21 e CEI 0-16 - G. Conte “Manuale di Impianti Elettrici”, Biblioteca Tecnica Hoepli, 2014. - V. Cataliotti, “Impianti Elettrici”, Dario Flaccovio Editore, 2004

Il corso si prefigge di fornire conoscenze specifiche sugli argomenti relativi alla definizione e analisi, dal punto di vista cinematico e dinamico, di componenti e organi di macchine accoppiati e in presenza di vibrazioni. Argomenti alla base della comprensione di tecniche di recupero energetico finalizzati all'apprendimento della scelta e alla progettazione di componenti meccanici per il loro utilizzo all'interno di sistemi meccanici complessi. Al termine del corso gli allievi saranno in grado di effettuare l’analisi dinamica di sistemi meccanici, di studiare il comportamento delle macchine, di valutare la risposta dinamica di sistemi accoppiati anche in presenza di vibrazioni e valutarne la progettazione più opportuna per efficientarne l’isolamento o eventuali recuperi energetici. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: Autonomia di giudizio: Uno degli obiettivi del corso è consentire allo studente di sviluppare la capacità di sviluppare un modello fisico-matematico che descriva un sistema dinamico in modo da analizzarne le caratteristiche salienti. Abilità comunicative: Mediante la prova dell’insegnamento, lo studente può misurare la sua capacità di presentare e discutere le caratteristiche del modello matematico di un sistema dinamico, distinguere con chiarezza le ipotesi di partenza e i dettagli del comportamento. Capacità di apprendimento: Durante il corso viene posta enfasi sulla necessità che lo studente sviluppi le sue competenze, sia in grado di ricavare un modello matematico con chiare ipotesi di partenza e sia capace di determinare in modo rigoroso le proprietà del sistema analizzato e del relativo sistema di controllo. Il lavoro personale viene stimolato anche mediante l’assegnazione di esercizi supplementari che possono essere discussi in classe e durante il ricevimento studenti.

Richiami. Meccanica vettoriale ed analitica. Analisi di accoppiamenti motore-carico, dinamica longitudinale di un autoveicolo (0.5 CFU) Lubrificazione; Viscosità nei fluidi; Equazioni di Reynolds. Applicazioni ad alcuni casi elementari; Cuscinetti reggispinta; cuscinetto Michell, cuscinetti dinamici e idrostatici. (1 CFU) Vibrazioni di sistemi ad un solo grado di libertà; vibrazioni lineari di sistemi a parametri concentrati in condizioni libere e forzate in presenza e assenza di smorzamento. Isolamento dalle Vibrazioni. (2 CFU) Sistemi lineari tempo invarianti ed integrale di convoluzione; analisi delle vibrazioni forzate indotte da eccitazione arbitraria. Serie di Fourier e trasformata di Fourier. Trasformata di Laplace e relativi teoremi, relazione tra trasformata di Laplace e trasformata di Fourier. Analisi delle vibrazioni nel dominio tempo-frequenza. (1 CFU) Vibrazioni lineari di sistemi discreti e continui; sistemi a più gradi di libertà, frequenze naturali e modi di vibrare. Il problema generalizzato agli autovalori e agli autovettori. Funzioni di risposta in frequenza, poli e residui; tecniche sperimentali dell'analisi modale. (1 CFU) Attività di laboratorio per la misura di frequenze naturali e modi di vibrare (0.5 CFU). Le esercitazioni verranno svolte con classica calcolatrice e, ove necessario, con l’ausilio di software (Mathematica e Matlab).

Calcolo vettoriale e matriciale; calcolo analitico, differenziale ed integrale; equazioni differenziali ordinarie e alle derivate parziali; meccanica dei sistemi rigidi e deformabili vincolati.

Lezioni ed esercitazioni frontali in aula (o a distanza in funzione della contingenza).

L’esame prevede una prova scritta (a fine corso) che consta prevalentemente nella risoluzione di esercizi e quesiti con risposta multipla che intendono verificare le conoscenze dello studente e la comprensione degli argomenti trattati.

1. “Appunti del corso” [2] Meirovitch, L., Principles and Techniques of Vibrations, Prentice Hall, 1997. [3] Heylen W., Lammens S., Sas P., Modal Analysis theory and testing, Katholieke Universiteit Leuven, Belgium, 2003. [4] Materiale didattico fornito occasionalmente dal docente durante lo svolgimento delle lezioni.

Il corso si propone di fornire agli studenti delle metodologie per supportare una transizione energetica rinnovabile sia nel comparto industriale che in quello civile e di fornire un quadro conoscitivo delle politiche energetiche a livello locale, nazionale e internazionale. Il corso fornira’ gli strumenti per effettuare una valutazione dell'uso delle risorse energetiche, rendendo gli studenti consapevoli delle metodologie per effettuare una diagnosi energetica intesa quale procedura sistematica finalizzata a ottenere un’adeguata conoscenza del profilo di consumo energetico di un edificio, di una attività o impianto industriale o commerciale o di servizi pubblici o privati, a individuare e quantificare le opportunità di risparmio energetico sotto il profilo costi-benefici e a riferire in merito ai risultati. Il corso si propone quindi di fornire conoscenze tecniche specifiche sull’applicazione ed uso delle principali fonti energetiche rinnovabili, favorendo uno sviluppo critico verso un percorso volto all’efficiente uso delle risorse energetiche, riducendo gli impatti negativi per l’ambiente derivanti dal consumo di energia. Nel corso, tramite tramite casi di studio, si svilupperà la capacità di proporre interventi di tipo sia gestionale che tecnologico-impiantistico, e si presenteranno gli strumenti avanzati per visualizzare i consumi energetici favorendone il relativo monitoraggio Lo studente acquisirà una capacità pratica di applicazione delle competenze che gli consenta di affrontare le funzioni proprie dell’esperto nell’uso della risorsa energetica (energy manager). Lo studente sarà in grado pertanto di formalizzare concettualmente e risolvere autonomamente un bilancio energetico di un sisema (un edificio, una azienda, una comunità o una città) e sarà in grado di effettuare analisi SWOT in una valutazione comparativa di diversi scenari energetici alternativi. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: 1. Autonomia di giudizio: sviluppo della capacità di analisi critica delle differenti modalità di approviggionamento energetico e dei relativi impatti ambientali; 2. Capacità di apprendimento: la preparazione acquisita rende lo studente capace di affrontare un generico problema di diagnosi energetica e consequenziale riprogettazione dell’approviggionamento energetico per assicurare la sostenibilità dell’applicazione analizzata. Lo studente sarà quindi in grado di applicare le conoscenze acquisite a contesti differenti da quelli presentati durante il corso, approfondendo gli argomenti trattati usando materiali didattici diversi da quelli proposti; 3. Abilità comunicativa: sviluppo della capacità di inquadramento del problema e restituzione in modo efficace e sintetico del quadro risolutivo dello stesso, con proprietà di linguaggio e di analisi.

1. La gestione energetica (2 CFU) Il concetto di diagnosi energetica. Vettori energetici, efficienze e cicli. Decarbonizzazione delle fonti energetiche. LCCA (life cycle cost analysis) dei vettori energetici e loro disponibilità (presente e futura). Gestione di contratti di fornitura energetica. 2. Le pianificazione energetica (2 CFU) La pianificazione energetica sovranazionale e nazionale. Il Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima 2030 (PNIEC) . Il Piano Energetico Ambientale Regionale. Piano energetici comunali. Comunità energetiche. L’indipendenza energetica. 3. Progettazione del risparmio energetico (2 CFU) Diagnosi energetica di un edificio. Diagnosi energetica di un impianto. Monitoraggio energetico. Approcci di ottimizzazione nelle proposte di efficientamento energetico. Criteri ambientali per l’efficienza energetica

Sono richieste conoscenze sui seguenti argomenti: scambio di calore; termodinamica; efficienza; cicli diretti e indiretti; sistemi di produzione di “calore”, di “freddo” e di energia elettrica

L’insegnamento contempla lezioni teoriche ed esercitazioni in aula, durante le quali, anche attraverso l’uso di software dedicati, si realizzeranno diagnosi energetive in contesti applicativi reali. Per il tema d’anno, viene assegnato agli studenti il problema di una diagnosi energetica di un comparto civile-industriale per il quale gli studenti dovranno identificare un percorso virtuoso nell’uso dell’energia utilizzando le tecniche presentate nelle lezioni teoriche. Lo svolgimento del problema è guidato dal docente e tende a sviluppare e rafforzare le capacità degli allievi di identificare le tecniche più idonee. Vengono anche proposte le metodiche per produrre un elaborato chiaro nel procedimento ed accurato nei risultati da conseguire, nonché viene valutata la capacità comunicativa nell’esporre la propria idea progettuale.

L’insegnamento contempla lezioni teoriche ed esercitazioni in aula, durante le quali, anche attraverso l’uso di software dedicati, si realizzeranno diagnosi energetive in contesti applicativi reali. Per il tema d’anno, viene assegnato agli studenti il problema di una diagnosi energetica di un comparto civile-industriale per il quale gli studenti dovranno identificare un percorso virtuoso nell’uso dell’energia utilizzando le tecniche presentate nelle lezioni teoriche. Lo svolgimento del problema è guidato dal docente e tende a sviluppare e rafforzare le capacità degli allievi di identificare le tecniche più idonee. Vengono anche proposte le metodiche per produrre un elaborato chiaro nel procedimento ed accurato nei risultati da conseguire, nonché viene valutata la capacità comunicativa nell’esporre la propria idea progettuale. Sono requisiti minimi richiesti per il superamento dell’esame 1. Conoscenza dei concetti basilari delle normative sull’efficienza energetica; 2. Conoscenza applicativa delle procedure ISO 50001; 3. Capacità applicativa di redigere una diagnosi energetica; 4. Capacità di definire e progettare una comunità energetica

1. La gestione energetica (2 CFU) Il concetto di diagnosi energetica. Vettori energetici, efficienze e cicli. Decarbonizzazione delle fonti energetiche. LCCA (life cycle cost analysis) dei vettori energetici e loro disponibilità (presente e futura). Gestione di contratti di fornitura energetica. 2. Le pianificazione energetica (2 CFU) La pianificazione energetica sovranazionale e nazionale. Il Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima 2030 (PNIEC) . Il Piano Energetico Ambientale Regionale. Piano energetici comunali. Comunità energetiche. L’indipendenza energetica. 3. Progettazione del risparmio energetico (2 CFU) Diagnosi energetica di un edificio. Diagnosi energetica di un impianto. Monitoraggio energetico. Approcci di ottimizzazione nelle proposte di efficientamento energetico. Criteri ambientali per l’efficienza energetica

Il corso si prefigge di fornire elementi specialistici per la scelta dei materiali e la progettazione meccanica in presenza di sollecitazioni statiche e dinamiche di elementi e parti di macchine e impianti per la produzione di energia da fonti rinnovabili.

Introduzione al corso: Cedimenti strutturali eclatanti che hanno segnato la progettazione meccanica nella storia recente. Gli incidenti che hanno coinvolto le Liberty Ship, il Comet, gli aerogeneratori di grossa taglia. Possibili modalità di failure di aerogeneratori di grossa teglia. Influenza di effetti di tipo dinamico (Takoma bridge). Risposta dinamica di sistemi SDOF: Risposta libera e forzata di un oscillatore armonico. Risposta alla risonanza. Risposta SDOF non smorzato per eccitazione dovuta a una massa eccentrica, per eccitazione di vincolo, per eccitazione a gradino, a rampa, rettangolare e impulsiva. Principio di sovrapposizione degli effetti e risposta ad una eccitazione arbitraria (integrale di Duhamel). Effetto dello smorzamento viscoso sulla risposta dinamica di un sistema SDOF. Integrale di Duhamel per sistemi smorzati linearmente. Oscillazioni libere di un sistema smorzamento per attrito secco, introduzione al modello di Amonton-Coulomb, modello di Bowden Moore e Tabor per l'attrito secco. Smorzamento strutturale. Riduzione di un meccanismo ad un sistema ad un gdl equivalente. Risposta di un sistema a regime mediante serie di Fourier, calcolo della flessibilità dinamica. Esercizi. Integrazione numerica delle equazioni del moto: Integrazione numerica delle equazioni del moto mediante il metodo delle differenze centrali, dell'accelerazione media, dell'accelerazione lineare, e metodo di Newmark a due parametri. Richiami di SdC: Richiami della teoria della trave. Ricapitolazione dei concetti di tensione, deformazione, equazioni costitutive, energia potenziale elastica immagazzinata in una trave soggetta a sforzo normale, a momento flettente, a forze di taglio, a momento torcente. Primo e secondo teorema di Castigliano per il calcolo di forze e/o spostamenti in un punto specifico della trave. Calcolo dello spostamento in un punto in cui non è applicato alcun carico tramite l'applicazione di un dummy load. Esercizi. Sistemi a più gradi di libertà (MDOF): determinazione delle frequenze proprie e dei modi di vibrare di un sistema a molti gradi di libertà. Analisi modale: definizione della matrice modale e della matrice spettrale. Matrice delle masse e matrice di rigidezza: proprietà di ortogonalità e ortonormalità. Scrittura delle equazioni di equilibrio per le coordinate generalizzate. Approssimazioni di Dunkerley per la stima della prima e dell'ultima frequenza propria per un sistema discreto. Analisi modale in presenza di smorzamento viscoso proporzionale. Esercizi. Analisi modale per elementi strutturali: Scrittura della matrice di rigidezza per un elemento soggetto a momento torcente utilizzando il II Th. di Castigliano. Assemblaggio della matrice di rigidezza per un elemento trave nel piano xy con 8 gdl (assiali, torsionali, flessionali). Scrittura matrice di rotazione per un elemento di tipo molla e contributo alla matrice di rigidezza globale. Assemblaggio matrice di rigidezza per una trave inflessa con carichi assiali flessionali e torsionali. Scrittura della matrice di rigidezza ridotta. Calcolo delle reazioni vincolari. Determinazione modi di vibrare e frequenze proprie per elementi trave e per alberi. Utilizzo di MATLAB per la determinazione della risposta di un sistema dinamico: ambiente di lavoro, tipologia di variabili, operazioni con vettori e matrici. Trasformazione di una ODE di ordine n in un sistema di ODE del primo ordine. MATLAB: plot 2D e 3D. Script e Funzioni. Esercizi di analisi modale per sistemi dinamici a più gradi di libertà.

Lo studente dovrà avere le conoscenze di base di Geometria, Analisi Matematica, Fisica e Chimica, Meccanica Applicata, Meccanica dei Materiali e delle Strutture (Scienza delle Costruzioni), Metodi di Rappresentazione Tecnica.

Lezioni frontali con esercitazioni supportate da slides e software di modellazione e analisi numerica.

L’esame si sostiene svolgendo un compito scritto che include n°1 esercizio di progettazione meccanica in presenza di carichi variabili nel tempo e considerando gli effetti di amplificazione dinamica, n°1 esercizio sulla analisi modale di sistemi MDOF, n°2 domande di teoria a risposta aperta sugli argomenti trattati durante il corso. Le domande teoriche mirano a verificare le conoscenze teoriche acquisite dallo studente. Il voto finale espresso in trentesimi si ottiene dalla media tra la parte esercitativa e la parte teorica. - Requisiti minimi per il superamento dell’esame Parte esercitativa: corretta impostazione dello esercizio di progettazione includendo opportunamente gli effetti dinamici; Parte teorica: comprensione di base degli argomenti esposti durante il corso e corretta esposizione con un linguaggio tecnico appropriato. - Griglia di valutazione minore di 18. Insufficiente. Lo studente non ha dimostrato di aver raggiunto i requisiti minimi necessari al superamento dell’esame nella parte teorica e/o in quella esercitativa. 18-22. Lo studente dimostra di aver raggiunto le competenze richieste ad un livello base ed è in grado di elaborare i concetti fondamentali con un linguaggio tecnico adeguato. 23-26. Lo studente dimostra di aver raggiunto le competenze richieste ad un livello intermedio, è in grado di elaborare i concetti fondamentali ed elaborare soluzioni tecniche in autonomia a partire dalle conoscenze di base note utilizzando un linguaggio tecnico adeguato. 26-30. Lo studente dimostra di aver raggiunto le competenze richieste ad un livello avanzato, è in grado di elaborare i concetti fondamentali, elaborare soluzioni tecniche in autonomia anche facendo collegamenti tra i diversi argomenti trattati durante il corso utilizzando un linguaggio tecnico forbito. La lode viene riconosciuta allo studente che dimostra competenze avanzate, trasversalità nell’affrontare argomenti trattati durante il corso ed è in grado di elaborare soluzioni tecniche a problemi complessi che non sono stati trattati direttamente durante le lezioni frontali.

[1] Appunti del corso [2] C. Carmignani, Dinamica Strutturale, ETS Pisa, (2004) [3] J.R. Barber, Intermediate Mechanics of Materials, Springer, (2011) [4] J.R. Barber, Contact Mechanics, Springer, (2018) [5] MATLAB®, Help Documentation.

Apprendimento delle basi della modellazione parametrica di parti Apprendimento delle strategie di modellazione degli assiemi Comprensione del valore aggiunto della realtà aumentata industriale Progettazione un'applicazione di Realtà Aumentata Industriale Basi di implementazione di un'applicazione AR

Modellazione geometrica di parti: schizzo 2D, copia di prodotto, modifica parte Modellazione di Prodotto Interoperabilità Curve e superfici CAD Metaverso Introduzione all'AR: cos'è l'AR, applicazioni AR industriali e non Problematiche principali della tecnologia AR Percezione: classificazione display AR, problematiche di percezione Tracking: tracking ottico, soluzioni commerciali Coerenza visuale e visualizzazione situata Interazione: progettazione dell'interazione, interfaccia utente, interazione con HoloLens Progettazione dell'esperienza utente (UX): valore della UX, 5 elementi della UX, report UX

Rappresentazione tecnica secondo la normativa vigente

Lezioni, dimostrazioni, laboratorio

Esame orale Consegne intermedie Valutazione e discussione del progetto finale

Augmented Reality: Principles and Practice di Dieter Schmalstieg, Tobias Hollerer Editore: Addison-Wesley Professional\Pearson Data di Pubblicazione: March 2016 EAN: 9780321883575 ISBN: 0321883578

La disciplina si propone di presentare le principali tecnologie per produzione di energia elettrica, termica e combustibili da fonti rinnovabili o di scarto. In particolare vengono illustrati gli schemi di impianto, i parametri di progetto e di funzionamento, le prestazioni, i costi e le emissioni di svariati processi di conversione. Si prevede che, grazie alle competenze fornite e sviluppate nel corso, lo studente sia in grado di: 1) Scegliere la tecnologia di conversione più adatta per assegnate caratteristiche delle risorse e per assegnati usi finali. 2) Determinare i parametri di progetto e di funzionamento di sistemi di conversione al fine di massimizzarne le prestazioni. 3) Modellare alcuni sistemi di conversione e simularne il funzionamento utilizzando software opportuni. Il corso dovrà consentire allo studente di poter valutare la fattibilità di realizzazione di nuovi impianti di conversione, di verificare la bontà di impianti esistenti e di proporre dei metodi per il miglioramento delle loro prestazioni energetiche ed ambientali. Inoltre grazie allo studio di numerose tecnologie allo stato dell’arte lo studente acquisirà la capacità di proporre delle soluzioni innovative per conversione e valorizzazione di energie rinnovabili e/o di scarto. Abilità comunicative: Mediante la prova scritta dell’insegnamento, lo studente può misurare la sua capacità di presentare e sintetizzare le caratteristiche degli impianti di conversione. Durante il corso lo studente acquisirà i termini tecnici appropriati per confrontarsi con enti/aziende attivi nel settore degli impianti a fonti rinnovabili. Capacità di apprendimento: Durante il corso lo studente avrà la possibilità di sviluppare competenze non solo di tipo teorico ma anche di tipo applicativo e orientate maggiormente ad uno sbocco professionale. Parte degli impianti trattati a lezione verranno modellati utilizzando opportuni strumenti di calcolo. La capacità di apprendimento verrà stimolata facendo riferimento a casi di impianti reali e alle ricerche scientifiche in corso per mostrare l’attualità e importanza delle tematiche trattate.

Dati statistici impianti a fonti rinnovabili. Situazione attuale e scenari di sviluppo. Energia geotermica, sistemi geotermici, impianti geotermici a vapore umido e surriscaldato, impianti a ciclo binario. Pompe di calore geotermiche. Proprietà delle biomasse, processi di conversione termochimica (combustione, gassificazione, ecc.), conversione biochimica (digestione anaerobica, fermentazione) e produzione di biocombustibili. Processi di termovalorizzazione dei rifiuti. Caratteristiche del vento, modello del disco attuatore, curve caratteristiche delle turbine eoliche, sistemi di controllo aerodinamico, componenti degli aerogeneratori. Radiazione solare, impianti solari termici e termodinamici: collettori, captazione della radiazione solare, sistemi di accumulo (sensibile, latente e termochimico), impianti di generazione elettrica, chiller ad assorbimento. Impianti solari fotovoltaici: conversione fotovoltaica, caratteristiche dei moduli, generatori fotovoltaici. Impianti idroelettrici: ad acqua fluente, a bacino. Altri impianti a fonti rinnovabili che sfruttano maree, gradienti di temperatura, ecc. Impianti ibridi che combinano più fonti rinnovabili. Pompe di calore ad alta temperatura e trasformatori di calore. Generatori termoelettrici e termofotovoltaici. Esempi di modellazione e simulazione di impianti a fonti rinnovabili usando software opportuni (EES, Aspen Plus, Matlab/Simulink, ecc.).

Termodinamica Applicata, Macchine a Fluido

Lezioni ed esercitazioni numeriche in aula.

L’esame prevede una prova scritta con tre domande a risposta aperta sugli argomenti trattati. In sede di esame gli studenti consegneranno le esercitazioni assegnate durante il corso.

1. “Appunti del corso” (Slides) 2. D. Yogi Goswami, Frank Kreith, Energy Efficiency and Renewable Energy Handbook, 2nd edition, 2017, CRC press

Il corso si prefigge di fornire, ai futuri ingegneri, dimestichezza con i problemi dell'automazione attraverso l’uso di azionamenti pneumatici, in particolare in ambito industriale. Le tematiche principali riguardano la conoscenza dei componenti fondamentali degli impianti ed i sistemi realizzabili attraverso la loro connessione. Si farà cenno alle tecniche di automazione di processi con dispositivi semplici o elettro assistiti a logica di comando tradizionale o avanzata. Sono previste attività sperimentali di prove al banco di circuiti elementari e non.

1. Introduzione al corso (0,25 CFU: 2L): presentazione degli argomenti, obbiettivi formativi, modalità della verifica, esercizi ed esercitazioni. 2. Introduzione agli impianti di automazione (0,375 CFU: 3L): struttura e vantaggi. Conversione, controllo e trasporto dell’energia. Simboli grafici secondo DIN ISO 1219 3. Proprietà dei fluidi (0,25 CFU: 2L): Trasmissione pneumatica dell’energia. Trattamento dell’aria compressa: unità, grandezze, simboli, umidità assoluta e relativa, dinamica dell’aria compressa. 4. Accumulo e distribuzione (1,063 CFU: 8L 1E): Sistemi di accumulo dell’aria, a lobi, a viti, a palette, a pistone, turbine, progetto del serbatoio. Tipologia e dimensionamento delle reti di distribuzione dell’aria compressa. 5. Cilindri (0,813 CFU: 6L 1E): Cilindri pneumatici: tipologie costruttive, ammortizzamento di fine corsa, tipi di tenuta, parametri e dimensionamento, cilindri a semplice effetto, a doppio effetto, telescopici, esecuzioni speciali. Principi costruttivi, tipi di fissaggio, sollecitazione di punta. 6. Valvole ordinarie e speciali (0,813 CFU: 6L 1E): Valvole Direzionali: Funzione e Rappresentazione, Struttura ed Azionamenti, Esecuzione Costruttiva delle valvole direzionali ad Otturatore e a Cassetto, Esecuzioni Pratiche, Elettrovalvole. Valvole di non ritorno pilotate e non. Selettore di Alta Pressione (valvola OR). Selettore di Bassa Pressione (valvola AND). Valvole di Scarico Rapido. Valvole di Registrazione: Strozzatori e Diaframmi Fissi e Variabili. Riduttori di Pressione. Valvole di Sequenza. Temporizzatori Pneumatici. Fine Corsa: ad azionamento meccanico, magnetico, virtuali. Sensori di Prossimità a getto d’aria: a contropressione, a riflessione, a induzione, a getto divergente. Sensori ad Intercettazione: ad emettitore e ricevitore, a due ugelli emettitori, a tre ugelli. Amplificatori Pneumatici. Convertitore pneumatico-elettrico. 7. Tecniche proporzionali (0,313 CFU: 2L 1E) Distributori proporzionali. Funzionamento e descrizione delle valvole: Caratteristica portata-segnale, tipi di cursore, il ricoprimento. Elettronica di comando con l’uso di microprocessori e segnali PWM, il dithering, il sezionamento elettrico del carico (high, low). Descrizione degli spigoli di un cursore proporzionane. Frequenza dei sistemi proporzionali, diagrammi di Bode. Servovalvole proporzionali. Cavitazione nelle valvole. 8. Circuiti (0,813 CFU: 6L 1E): Circuiti pneumatici fondamentali. Descrizione di funzionamento degli impianti: Diagrammi funzionali, Schemi funzionali (schemi sequenziali). Principi di tecnica digitale, apparecchi pneumatici per funzioni logiche. Cicli pneumatici sequenziali: esercizi con uno o più cilindri, sovrapposizioni di segnali, metodi per la disinserzione del segnale. Sequenziatore integrato. 9. Automazione elettro-assistita (0,313 CFU: 2L 1E): Contatti N.A. e N.C. Circuito di automantenimento. Relè monostabili, relè passo-passo, relè temporizzati. Descrizione dei principali circuiti di automazione elettropneumatica. Logiche cablate e logiche programmabili. I controllori programmabili: l’alimentazione, la CPU, le memorie, le unità di ingresso/uscita digitali, le unità di ingresso uscita analogiche. Il PLC S7 della Siemens.

Conoscenza di base dei principi di termodinamica e delle macchine a fluido.

Le lezioni saranno impartite alla lavagna con l'aiuto di Slide proiettate ed esercitazioni di laboratorio Le video lezioni sono fruibili su sito didattica.dmmm.poliba.it

La verifica dei risultati di apprendimento avviene mediante prova orale a fine corso. Il colloquio orale verifica la comprensione dei principi fondamentali, la capacità di analisi critica e l’uso corretto della terminologia tecnica, anche attraverso la risoluzione di schemi ed esempi applicativi. La corrispondenza tra risultati di apprendimento e voti è la seguente: • <18/30: conoscenze frammentarie e incapacità di applicare i modelli di base. • 18–21/30: conoscenze essenziali e applicazione corretta ma limitata. • 22–24/30: buona comprensione e adeguata capacità applicativa. • 25–27/30: conoscenze complete, applicazione autonoma e corretta. • 28–30 e lode: padronanza piena, autonomia di giudizio e capacità di sintesi.

Appunti delle lezioni - ing. Filippo Fecondo e Francesco Sciatti Video lezioni Testi 1. “FONDAMENTI DI PNEUMATICA” - Ed. BOSCH-REXROTH (ex MANNESMANN) 2. “PNEUMATICA ” - Ed. FESTO 3. (alternativo all'1 e 2) Guido BELFORTE - “PNEUMATICA” - Ed. Tecniche Nuove, 1998. 4. Dispense didattiche ed articoli scientifici disponibili in formato elettronico (.pdf) sul sito http://climeg2.poliba.it 5. Amirante, R., Moscatelli, P.G., Catalano, L.A. Evaluation of the flow forces on a direct (single stage) proportional valve by means of a computational fluid dynamic analysis. (2007) Energy Conversion and Management 6. Riccardo Amirante, Elia Distaso, Paolo Tamburrano Experimental and numerical analysis of cavitation in hydraulic proportional directional valves. (2014 )Energy Conversion and Management 7. Amirante R., Bruno S., Del Vescovo G., Ruggeri M. Improvement of a proportional valve dynamics by means of a peak & hold technique The Ninth Scandinavian International Conference on Fluid Power, SICFP’05, June 1-3, 2005, Linköoping, Sweden 8. R. Amirante, A. Lippolis , P. Tamburrano Theoretical and Experimental Analysis of a Coupled System Proportional Control Valve and Hydraulic Cylinder 9. Paolo Tamburrano, Andrew R. Plummer, Elia Distaso & Riccardo Amirante A review of electro-hydraulic servovalve research and development (2019) International Journal of Fluid Power 10. Paolo Tamburrano, Riccardo Amirante, Elia Distaso & Andrew R. Plummer Full simulation of a piezoelectric double nozzle flapper pilot valve coupled with a main stage spool valve (2018) Energy Procedia

Il corso si prefigge di fornire conoscenze sul tema della sostenibilità applicata ai processi ed alle tecnologie manifatturiere, con particolare attenzione rivolta alla valutazione dell’uso delle risorse (rinnovabili e non). Le lezioni saranno finalizzate all’apprendimento delle metodologie di assesment per determinare sia i bilanci di flusso di materia ed energia, quantificando gli scarti (sostanze inquinanti ed inerti) con il fine di comprendere i possibili percorsi di miglioramento sostenibile di processi e/o tecnologie manifatturiere. Il corso consente all’allievo di comprendere le criticità nella definizione dei fattori di produzione e delle condizioni operative rispetto alla sostenibilità di un processo o di una tecnologia manifatturiera.all’apprendimento delle metodologie di assesment per determinare sia i bilanci di flusso di materia ed energia, quantificando gli scarti (sostanze inquinanti ed inerti) con il fine di comprendere i possibili percorsi di miglioramento sostenibile di processi manifatturieri. Il corso consente all’allievo di comprendere le criticità nella definizione dei fattori di produzione e delle condizioni operative rispetto alla sostenibilità di un processo o tecnologia manifatturiera. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso gli allievi saranno in grado di effettuare una analisi di sostenibilità di un generico processo o tecnologia manifatturiera additiva o sottrattiva, sia convenzionale che non convenzionale, tenendo conto delle varie fasi del ciclo di vita del prodotto e del processo, ove possibile riferendosi a casi reali di produzione o assemblaggio. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: • Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecniche più idonee per lo studio e la valutazione della sostenibilità di processi manifatturieri e tecnologie manifatturiere. • Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica ed una adeguata capacità di comunicazione. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di temi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. • Capacità di apprendimento: Le capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso discussioni in aula relative a casi industriali presentati e discussi durante le lezioni, anche in modalità di lavoro di gruppo.

Manufacturing sustainability (12 h, 1.2 CFU): - Manufacturing and sustainability. Sustainable Development Goals. Manufacturing processes and the main factors of production: materials and energy. Production systems and their sustainable management. - International assessment and standardization methods on production sustainability. - The paradigms of intelligent production for sustainability: 4.0 and 5.0. Technological process model (12 h, 1.2 CFU): - Criteria for modelling manufacturing processes and their critical variables. Functional analysis of a manufacturing system: the main and secondary performances. - Digital modelling of production systems: formal modelling, ontologies, digital twins. - Cyber Physical System and Cyber Physical Social System. Sustainability of manufacturing processes and technologies (12 h, 1.2 CFU): - Manufacturing sustainability of conventional processes (chip removal; welding, plastic deformation; heat treatment). - Manufacturing sustainability of unconventional machining (additive, laser, bio-based). - Demanufacturing processes. Sustainable materials: from recycling, biomaterials, etc. - Production Systems paradigms and sustainability Sustainability assessment (14 h, 1.4 CFU): - Life Cycle Assessing. Measurement of the ecological footprint of a process: carbon and water footprint. - Impact indicators and databases for evaluation: Maturity Models. - Emergy. Exergetic analysis of manufacturing processes. Exergo-economic analysis of manufacturing processes. Workcases (10 h, 1 CFU): Totoring of student’s personal development of a real or simulated industrial case with final individual report for the sustainability analysis of a manufacturing process indicated by the teacher or chosen by the student. Group works are allowed only if linked to the “Laboratorio di MIGLIORAMENTO CONTINUO DELLA SOSTENIBILITÀ DEI PROCESSI”.

Tecnologia Meccanica,

Al termine del corso gli allievi saranno in grado di effettuare una analisi di sostenibilità di un generico processo o tecnologia manifatturiera additiva o sottrattiva, sia convenzionale che non convenzionale, tenendo conto delle varie fasi del ciclo di vita del prodotto e del processo di produzione o di assemblaggio. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: • Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecniche più idonee per lo studio e la valutazione della sostenibilità di processi manifatturieri e tecnologie manifatturiere. • Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica ed una adeguata capacità di comunicazione. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di temi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. • Capacità di apprendimento: Le capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso discussioni in aula relative a casi industriali presentati anche da esperti del mondo dell’industria e delle professioni e discussi durante le lezioni, anche in modalità di lavoro di gruppo.

L’esame prevede la verifica dell’apprendimento mediante la discussione individuale durante la prova orale di un elaborato sintetico individuale (di gruppo è permesso solo se l’esame si svolge congiuntamente con il corso “Laboratorio di MIGLIORAMENTO CONTINUO DELLA SOSTENIBILITÀ DEI PROCESSI” ), tesa a verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento e l’utilizzo della terminologia appropriata. I requisiti minimi richiesti allo studente sono: 1. conoscenza dei principali concetti di sostenibilità; 2. capacità di impostare una analisi di sostenibilità di un processo o di una tecnologia manifatturiera: 3. capacità di identificazione autonoma di almeno due KPI per la sostenibilità manifatturiera; 4. conoscenza applicativa della LCA ed analisi exergetica.

1. Dispense e materiale didattico disponibile in rete su classe TEAMS SP&TM2026@poliba. 2. Materials and the Environment by Michael Ashby, 3. Energy – A Beginners Guide, Vaclav Smil.

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Il corso si prefigge l’obiettivo di fornire ai futuri laureati magistrali in Ingegneria Energetica un quadro completo delle tecnologie e dei metodi di progettazione dei sistemi per lo sfruttamento delle fonti rinnovabili di energia che costituisco il bagaglio fondamentale di un “ingegnere energetico” che può trovare collocazione professionale nelle società di progettazione e consulenza nel settore delle Energie Rinnovabili. Il corso, oltre a fornire i presupposti teorici per la valutazione del potenziale energetico delle fonti rinnovabili, fornisce gli elementi utili per il dimensionamento degli impianti attraverso lo svolgimento di opportune esercitazioni pratiche. Il corso, oltre a fornire i presupposti teorici per la valutazione del potenziale energetico delle fonti rinnovabili, fornisce gli elementi utili per il dimensionamento degli impianti attraverso lo svolgimento di opportune esercitazioni pratiche. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecniche più idonee per lo studio e la progettazione funzionale dei sistemi per lo sfruttamento delle fonti di energia rinnovabili. Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica e una adeguata capacità di comunicazione. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di temi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. Capacità di apprendimento: La capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso discussioni in aula relative a piccole esercitazioni condotte durante le lezioni.

1. Impianti Solari Termici (4 CFU): irraggiamento e captazione di energia solare; tecnologie di conversione termica; impianti e pannelli solari termici; solare termodinamico. 2. Sistemi di energy storage (0,5 CFU): Tecniche di accumulo dell’energia per la gestione ottimale del Sistema energetico. 3. Geotermia (0,75 CFU): Utilizzo dell’energia geotermica: impianti geotermici a bassa ed alta entalpia. 4. Valorizzazione Energetica delle Biomasse (0,75 CFU): Tipologie, struttura e composizione. Processi termochimici e biochimici. Produzione di energia dalle biomasse. 5. Energia Eolica (3 CFU): Caratteristiche della fonte eolica e potenziale energetico disponibile; tecnologia degli aerogeneratori; progettazione aerodinamica; “Wind farm”; interazioni tra rotori. 6. Mini Idroelettrico (1,0 CFU): sistemi per lo sfruttamento di piccole cadute disponibili e dell’energia cinetica di correnti libere; pompe operanti a flusso inverso e utilizzate come turbine. 7. Energia Marina (2,0 CFU): Sistemi di conversione dell’energia marina; energia delle onde e delle correnti marine; dimensionamento ottimale degli impianti.

Le conoscenze dei corsi di Sistemi e macchine per l’energetica sono fortemente consigliate

Lezioni in aula supportate dall'impiego di computer e videoproiettore; seminari; tutoraggio in forma di assistenza individuale.

L’esame prevede una prova orale che intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare e integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento e l’utilizzo della terminologia appropriata

1. M.A. Cucumo, V. Marinelli, G. Oliveti, Ingegneria Solare, Pitagora Ed., Bologna, 1994 2. R. Pallabazzer, Sistemi Eolici, Rubbettino Ed., 2004 3. D. Coiante, Le Nuove Fonti di Energia Rinnovabile, Franco Angeli Ed., 2004 4. I. Paraschivoiu, Wind Turbine Design, Polytechnic International Press 5. Cattini, Del Zotto, D’Orazio, Franco, Le fonti rinnovabili in Italia, Sapienza Università di Roma 6. J. Duffie, W. Beckman, Solar Thermal Processes, John Wiley and Sons. 7. D.Cocco, C.Palomba, P.Puddu, Tecnologie delle Energie Rinnovabili, SGE, Padova 8. Dispense didattiche disponibili in formato elettronico (pdf) sul sito http://climeg.poliba.it. MODALITA' DI ESAME

La disciplina si propone di fornire gli elementi di base per lo studio sistemi di controllo automatico in retroazione. La prima parte del corso si concentra sui metodi per l’analisi dei sistemi retroazionati lineari tempo-invarianti singolo-ingresso singola uscita. La seconda parte del corso descrive le principali tecniche di progettazione nel dominio del tempo e della frequenza di sistemi di controllo lineari.

Sistemi di controllo. Controllo in anello aperto ed in anello chiuso. Componenti di un anello di controllo. Classificazione di modelli matematici. Modelli dinamici di sistemi elettrici, meccanici, elettromeccanici e termici. La trasformata di Laplace. Algebra degli schemi a blocchi. Analisi nel dominio della variabile complessa. Non linearità e procedimento di linearizzazione. Risposta libera e risposta forzata. La funzione di trasferimento (f.d.t.): forme canoniche della f.d.t. Modi di evoluzione. Risposte ai segnali canonici. Specifiche nel dominio del tempo. Proprietà dei sistemi in retroazione. Sistemi in retroazione ed errori in regime permanente. Il trattamento dei disturbi. Effetti delle variazioni parametriche. Stabilità. Definizioni e teoremi fondamentali. Stabilità BIBO. Lemma e criterio di Routh. Luogo delle radici. Analisi armonica dei sistemi lineari. Introduzione alla funzione di risposta armonica. Teoremi fondamentali: equivalenza fra risposta all’impulso, funzione di trasferimento e funzione di risposta armonica. Cenni sulla determinazione sperimentale della funzione di risposta armonica. Tracciamento e composizione dei diagrammi di Bode approssimati da andamenti asintotici. Risposta armonica dei sistemi del I e del II ordine. Fenomeno della risonanza. Sistemi con ritardo puro. Diagrammi polari. Sistemi a fase minima. Analisi della stabilità nel dominio della frequenza. Il criterio di Nyquist. Margini di stabilità (ampiezza e fase). Regolatori standard e loro taratura (metodi di Ziegler e Nichols). La taratura mediante approccio in frequenza. Taratura per cancellazione poli/zeri. Sintesi di reti correttrici. Sintesi in frequenza delle reti ritardatrice e anticipatrice. La sintesi per sistemi con ritardo puro.

Risoluzione di equazioni differenziali, modelli dinamici di sistemi lineari elettrici e meccanici.

Lezioni in aula impartite alla lavagna con metodo tradizionale supportate da esercitazioni interattive basate sul software MATLAB/SIMULINK e su materiale reso disponibile tramite sito web del corso.

Esame scritto con colloquio orale integrativo effettuato solo su richiesta dello studente o del docente.

P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, “Fondamenti di Controlli Automatici”. McGraw-Hill. 2010.

Il corso è diviso in due moduli. Il primo modulo si prefigge di fornire agli allievi le conoscenze di base e le procedure generali per la progettazione delle turbomacchine impiegate negli impianti di produzione di energia (impianti turbogas, a vapore, combinati), nonché una conoscenza sufficientemente approfondita delle problematiche relative all’accoppiamento delle macchine in un sistema di produzione di energia in base alle loro caratteristiche di funzionamento. Sono analizzate le principali tecniche di regolazione di turbocompressori e turbine anche con riferimento al funzionamento non stazionario. Il secondo modulo si prefigge l’obiettivo di fornire le conoscenze di termo-fluidodinamica e termochimica dei sistemi per la conversione dell’energia mediante cicli termodinamici e mediante conversione diretta con celle a combustibile. Al termine del corso lo studente sarà in grado di comprendere i principi di funzionamento dei diversi tipi di impianto e dei loro componenti nonché delle tecnologie per il miglioramento dell’efficienza e la riduzione delle emissioni di CO2. Al termine del corso gli allievi saranno in grado di effettuare la progettazione di massima di turbocompressori e turbine impiegate negli impianti di produzione di energia e saranno in possesso delle conoscenze per l’analisi di un impianto anche in condizioni fuori progetto. Essi sapranno selezionare la tipologia di impianto di conversione dell’energia in relazione all’applicazione, identificando i singoli componenti d’impianto e saranno in grado di stimare le emissioni di gas climalteranti e le tecnologie per la loro riduzione. Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecnologie più idonee per la conversione dell’energia. Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica ed una adeguata capacità di comunicazione. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di temi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. Capacità di apprendimento: Le capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso discussioni in aula relative a piccoli esperimenti condotti dal vivo durante le lezioni

PROGRAMMA DEL MODULO 1: Macchine per l’energetica 1 Gasdinamica (1 CFU): Equazioni di conservazione generali per un volume di controllo fisso. Riduzione delle stesse al caso di flusso quasi-1D. Flusso 1D isentropico. Urti retti. Flussi in ugelli convergenti e convergenti-divergenti. 2 Principi di funzionamento delle turbomacchine (1 CFU): Trasferimento di energia e quantità di moto in una turbomacchina; trasformazioni termodinamiche e rendimenti. Analisi dimensionale e caratteristiche fondamentali delle turbomacchine assiali e radiali, operatrici e motrici. Grado di reazione. Stallo e pompaggio. 3 Compressori assiali e centrifughi (1.5 CFU): Compressori assiali: Parametri che influenzano il rapporto di compressione. Bloccaggio. Grado di reazione. Flusso tridimensionale. Procedura di progetto. Progetto della palettatura. Calcolo delle prestazioni di uno stadio. Effetti della comprimibilità. Prestazioni fuori progetto. Curve caratteristiche. Cenni al dimensionamento di massima e curve caratteristiche dei compressori centrifughi. 4 Turbine assiali e radiali (1 CFU): Svergolamento delle pale. Progetto della palettatura. Problema diretto e problema inverso. Calcolo delle prestazioni di uno stadio. Prestazioni di una macchina pluristadio. Curve caratteristiche adimensionali. Il raffreddamento della turbina. Cenni sul dimensionamento delle turbine radiali. 5 Prestazioni di impianti turbogas (1.5 CFU): Caratteristiche adimensionali dei componenti. Funzionamento fuori progetto di un turbogas monoalbero. Curva di equilibrio di un generatore di gas. Funzionamento fuori progetto di un turbogas bialbero. Tecniche per modificare la linea di equilibrio. Prestazioni a carico parziale. Cenni sul funzionamento non stazionario. PROGRAMMA DEL MODULO 2: Sistemi per la produzione di energia elettrica e termica 1. Richiami di termodinamica e concetto di exergia (1 CFU) 2. Termochimica ed equilibrio chimico (1.5 cfu). 3. Cicli a vapore, a gas, sco2 e fluidi organici (2 CFU) 4. Cogenerazione e waste-to-energy (0.5 CFU) 5. Conversione diretta e fuel cell (1 CFU

Analisi Matematica, Fisica Generale, Fisica Tecnica. Consigliati Meccanica Applicata alle Macchine, Sistemi Energetici e Macchine

L'esame prevede una prova scritta e una prova orale. L'esame scritto riguarda gli argomenti trattati nel corso delle lezioni frontali e delle esercitazioni. L'esame scritto prevede 4 esercizi che richiedono una soluzione numerica completa e 4 domande che richiedono un'argomentazione teorica. Gli esercizi numerici sono valutati singolarmente. L'esame scritto valuta la capacità di - Progettare compressori e turbine; - Combinare tra loro i diversi componenti di un impianto; - Disegnare cicli e schemi degli impianti trattati nel corso; - Spiegare le scelte per i parametri di progettazione; - Fornire un dimensionamento di massima - Prevedere le prestazioni; - Quantificare le irreversibilità. Lo studente potrà trovare sul sito web del corso un insieme di tracce d’esame complete di risultati numerici per poter autovalutare il livello di capacità di risoluzione degli esercizi, nonché di domande al fine di autovalutare il livello di comprensione degli argomenti trattati. L'esame orale ha l’obiettivo di valutare la capacità di: - comprensione e elaborazione delle conoscenze teoriche acquisite durante il corso, - esprimersi con la terminologia appropriata - giustificare le scelte compiute nella prova scritta in relazione agli schemi di impianto proposti, - valutare criticamente le diverse soluzioni e giustificare i risultati ottenuti, - proporre soluzioni in grado di migliorare le prestazioni e ridurre le irreversibilità Il voto finale viene generato come media dei voti dello scritto e dell’orale. Il voto dell'esame scritto è in trentesimi. Il voto minimo d'esame scritto per procedere alla prova orale è di 16/30. I requisiti minimi per il superamento della prova di esercizi sono: 1) saper applicare correttamente le procedure di progetto di compressori e turbine, anche dal punto di vista del calcolo; 2) saper rappresentare correttamente i cicli e gli schemi degli impianti energetici; 3) saper quantificare correttamente le irreversibilità. Ulteriori punti possono essere guadagnati con attività non obbligatorie e aggiunti alla fine, quali la presentazione di un elaborato progettuale riguardante il calcolo delle prestazioni con un codice di calcolo sviluppato in autonomia ovvero la presentazione di un argomento di approfondimento, anche con lavori di gruppo, al fine di stimolare la capacità di team-working. Il voto di merito (lode) è solo sulla valutazione dell'esaminatore alla prova orale. I requisiti minimi per il superamento della prova orale sono: 1) piena comprensione della gasdinamica di base; 2) piena comprensione dei principi di termochimica; 3) saper applicare correttamente le equazioni di conservazione fondamentali nella progettazione delle turbomacchine e nello studio degli impianti di produzione di energia. Il calendario delle prove orali viene pubblicato dopo la pubblicazione dei voti dell'esame scritto. Tutte le pubblicazioni sono online e annunciate via e-mail. L'esaminando può scegliere un appuntamento per l'esame orale a sua preferenza tra quelli disponibili iscrivendosi online. È importante sottolineare che l'esame orale deve essere sostenuto nella stessa sessione dell'esame scritto. Se lo studente fallisce la prova orale, lo studente può sostenere la nuova prova scritta prima di sostenere la prova orale e decidere se consegnarla o mantenere il voto della prova precedente; nel caso in cui consegna, il nuovo voto dell'esame scritto prevale sul precedente.

1. Dispense didattiche a cura di De Palma P., Pascazio G., Napolitano M., disponibili in formato elettronico (pdf) sul sito http://climeg.poliba.it. 2. H. Cohen, G. F. C. Rogers, H. I. H. Saravanamuttoo, P. Straznicky, Gas Turbine Theory (6th ed.), Prentice Hall, 2009. 3. Dispense e materiale didattico disponibile in rete https://politecnicobari.sharepoint.com/sites/dmmmdidattica 4. Turns, S.R. An Introduction to Combustion. McGraw-Hill, 1996 5. G. Lozza: “Turbine a Gas e Cicli Combinati”, in Italian;

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Il corso si prefisse di fornire conoscenze specifiche sugli argomenti relativi alla definizione e analisi, dal punto di vista cinematico e dinamico, di singoli componenti e di organi di macchine. Contestualmente le lezioni saranno finalizzate all'apprendimento della scelta e progettazione di componenti meccanici per il loro utilizzo all'interno di sistemi meccanici complessi. Al termine del corso gli allievi saranno in grado di effettuare l’analisi dinamica 3D di sistemi meccanici, di studiare il comportamento delle macchine a un grado di libertà, di valutare la risposta dinamica di materiali viscoelastici e dimensionare coppie lubrificate. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: · Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecniche più idonee per lo studio e la progettazione funzionale sistemi meccanici e organi macchine. · Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica ed una adeguata capacità di comunicazione. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di temi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. · Capacità di apprendimento: Le capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso discussioni in aula relative a piccoli esperimenti condotti dal vivo durante le lezioni.

1. CINEMATICA E DINAMICA DEI CORPI RIGIDI IN 3D (22 h, 2.2 CFU): Sistemi di riferimento, matrice di rotazione e trasformazione di coordinate, tensore velocità di rotazione, teorema di Poisson, composizione delle rotazioni finite; angoli di Eulero. Richiami di cinematica di un corpo rigido nello spazio; Esempi: giunto di Cardano-Hooke, giunti omocinetici. Geometria delle masse di corpi rigidi in 3D; tensore ed ellissoide d’inerzia e loro proprietà; rappresentazione matriciale delle equazioni cardinali della dinamica, teoremi di conservazione. Punti di equilibrio e stabilità. Esempi: equilibratura statica e dinamica, stabilità delle rotazioni, giroscopio, giunto di Cardano. 2. ROTORDINAMICA (12 h, 1.2 CFU) Introduzione alla rotordinamica industriale, velocità critiche, vibrazioni flessionali e moto di whirl sincrono per massa eccentrica (Jeffcott rotor). Instabilità rotordinamica, meccanismo di “tip follower force” e “Alford’s force” in turbomacchine. Effetti giroscopici in rotori a sbalzo, diagramma di Campbell, forward and backward whirl. 3. LUBRIFICAZIONE (14 h, 1.4 CFU) : Viscosità nei fluidi; Equazione di Reynolds in una e due dimensioni. Applicazioni ad alcuni casi elementari; Cuscinetti reggispinta lubrificati; Cuscinetto portante completo e parziale. Cuscinetti idrostatici. Cenni di lubrificazione elasto-idrodinamica. 4. MATERIALI VISCOELASTICI (12 h, 1.2 CFU): Equazioni costitutive dei materiali viscoelastici. Principio di causalità, funzione di rilassamento, funzione di creep. Determinazione sperimentali della risposta di un materiali viscoelastico lineare. Modulo viscoelastico complesso. Modello di materiale viscoelastici. Esempi di risposta transitoria di un materiale viscoelastico.

Disegno, Meccanica Razionale e Meccanica Applicata alle Macchine I

L’esame prevede una prova orale che intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento e l’utilizzo della terminologia appropriata.

1. Dispense e materiale didattico disponibile in rete. 2. Callegari, Fanghella, Pellicano, “Meccanica Applicata alle Macchine”, CittàStudi, 2013 3. R. M. Christensen “Theory of Viscoelasticity”, Dover Civil and Mechanical Engineering 4. John Vance, Fouad Zeidan and Brian Murphy, “Machinery Vibration And Rotordynamics”, 2010 John Wiley & Sons, Inc.

Il corso si prefigge di fornire conoscenze approfondite concernenti le problematiche di controllo e regolazione dei sistemi meccanici con una certa attenzione alle macchine a fluido di impiego più comune in regime di tempo discreto. È prevista una forte enfasi non solo sui concetti di stabilità e di precisione di un sistema controllato, ma anche di progetto di regolatori in regime di tempo discreto. Al termine del modulo gli allievi saranno in grado di determinare l’analisi dinamica dei sistemi a dati campionati, lo studio di stabilità e di precisione in regime di tempo discreto, ed infine la sintesi sia dei controllori discreti standard che quelli in retroazione di stato Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: • Autonomia di giudizio: Al termine del corso gli allievi avranno sviluppato una maturità cognitiva, nel contesto dell’analisi dinamica dei sistemi energetici e della progettazione dei controllori, tale da essere in grado di interpretare in maniera autonoma i dati e le informazioni a disposizione e di selezionare gli strumenti teorici più opportuni. In particolare, le esercitazioni svolte in classe favoriranno lo sviluppo della capacità di valutare i problemi, fare ipotesi e/o approssimazioni, giustificandole. • Abilità comunicative: Al termine del corso gli studenti saranno in grado di descrivere ai propri interlocutori, specialisti e non, i concetti fondamentali dell’analisi del comportamento dinamico dei sistemi energetici, unitamente alle strategie di progetto dei regolatori/controllori, valutando e rispettando le specifiche di progetto. • Capacità di apprendimento: L'insegnamento e la preparazione all'esame favoriranno lo sviluppo di una padronanza nell'affrontare nuovi problemi grazie alla sensibilità sviluppata nei confronti dei principi fondamentali della disciplina. Inoltre, i numerosi esempi di applicazioni pratiche e sfide scientifiche/tecnologiche saranno da stimolo per lo sviluppo di un interesse nella materia così da favorire un lavoro di comprensione personale con conseguente acquisizione di una capacità di apprendimento continuo necessaria per mantenere aggiornata la preparazione professionale in ogni ambito

1. Concetti fondamentali (6 ORE; 0,75 CFU); Sistemi continui e discreti; Conversione analogico-digitale (A/D); Segnali discretizzati; Sistemi di controllo a dati campionati; Conversione digitale-analogico (D/A) 2. Stabilità e sistemi in retroazione (8 ORE; 1 CFU): La trasformata Z di segnali campionati; Sistemi LTI a tempo discreto in rappresentazione ingresso/uscita; Stabilità dei sistemi LTI a tempo discreto; Criteri di stabilità; risposta in frequenza. 3. Sistemi a Dati Campionati (8 ORE, 1 CFU): Modellistica del campionamento; analisi a dati campionati; schemi a blocchi; Oscillazioni interperiodo; Equivalente campionato in rappresentazione di stato 4 . Progetto per discretizzazione di controllori analogici: scelta del passo di campionamento (8 ORE, 1 CFU): Progetto per discretizzazione; mappatuara dei poli; Specifiche statiche; Scelta del passo di campionamento; Progetto del filtro antialiasing. 5. Sintesi diretta a tempo discreto (6 ORE, 0,75 CFU). Sintesi diretta: Vincoli di progetto e specifiche statiche; scelta di della funzione di trasferimento ad anello chiuso; Scelta del passo di campionamento nella sintesi diretta. 6. Analisi dei sistemi dinamici lineari e progetto dei controllori nello spazio degli stati (12 ORE, 1,5 CFU): Il sistema dinamico; Sistemi lineari tempo invarianti; Raggiungibilità controllabilità ed osservabilità; Stabilità dei sistemi LTI; Stati di equilibrio; Allocazione degli autovalori; Inseguimento del riferimento.

Le conoscenze dei corsi di Sistemi Energetici I e di Macchine a Fluido I sono essenziali. Le conoscenze del corso di Controlli automatici sono consigliate.

L’esame prevede una prova scritta per l’ammissione ad una successiva prova orale della durata di circa 20 minuti. La prova scritta è orientata alla valutazione delle capacità dello studente di applicare in modo organico ed esaustivo gli strumenti di calcolo e gli approcci risolutivi appresi durante il corso. La prova orale intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento, le capacità espressive e l’utilizzo della terminologia appropriata.

1. G. Marro, Modellistica e Controllo nello Spazio degli Stati, Dipartimento di Elettronica, Informatica e Sistemistica Università di Bologna, Italy. 2. Dispense didattiche disponibili in formato elettronico (pdf) sul sito http://climeg.poliba.it.

Conoscenza e capacità di comprensione 1. Conoscenza relativa alle principali tematiche economiche e gestionali di rilievo per il settore energetico. 2. Comprensione de: le relazioni tra il sistema economico, l’energia e l’ambiente; le politiche energetiche, le azioni e le strategie più rilevanti; i processi di regolamentazione e liberalizzazione; gli aspetti chiave dei mercati dell’energia e dell’ambiente; le dinamiche del cambiamento tecnologico nel settore energetico e gli incentivi correlati. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Utilizzo degli strumenti inquadrati nella teoria economica per: 1. identificare e analizzare le evoluzioni e problematiche legate al settore energetico, nonché i principali strumenti di policy 2. spiegare e simulare il funzionamento delle filiere energetiche e dei mercati energetici e ambientali, 3. descrivere i costi e i benefici delle fonti rinnovabili di energia e gestire il cambiamento tecnologico in ambito energetico valutandone i vantaggi economico-ambientali. Ulteriori risultati di apprendimento attesi: • Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di valutazione sui complessi aspetti caratterizzanti il settore energetico, nonché il suo legame con il sistema economico e l’ambiente. • Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia e una adeguata capacità di comunicazione, orale e scritta, circa le tematiche energetiche. Lo sviluppo di tali abilità sarà stimolato attraverso la discussione in aula e l’analisi di casi studio da svolgersi in modo indipendente e da presentarsi durante le lezioni in forma orale, grafica e/o testuale. • Capacità di apprendimento: La capacità di apprendimento sarà stimolata anche attraverso l’intervento di esperti del settore circa i temi del corso.

Economia, energia e ambiente (4 h - 0,5 CFU) Concetti base e classificazioni delle fonti energetiche. Mix energetico. Prospettiva multilivello per le transizioni socio-tecniche. Bilancio energetico nazionale e principali indicatori. Rapporto tra energia, sviluppo economico, popolazione e ambiente. Trilemma energetico (12 h - 1,5 CFU) Povertà ed equità energetica. Sicurezza energetica. Questioni energetico-ambientali—inquinamento e curve di Kuznet; fallimenti dei mercati (beni pubblici ed esternalità) e problematiche ambientali; politiche e strategie energetiche (es. pacchetti energia, protocollo di Kyoto, PNIEC, FIT for 55); internalizzazione delle esternalità (es. tasse, sussidi, permessi negoziabili, standard, sistemi deposito-rimborsi). Cenni sul cambiamento climatico. Filiere e mercati energetici (12 h - 1,5 CFU) Definizioni e trend di sviluppo della filiera dell’idrogeno. Fonti fossili (esplorazione ed estrazione; cenni sul mercato del petrolio). Industrie a rete. Regolazione e liberalizzazione del settore elettrico e del gas. Mercato all’ingrosso di energia elettrica e gas naturale. Cenni sul mercato retail. Cambiamento tecnologico e Fonti Energetiche Rinnovabili (FER) (8 ORE – 1 CFU) Gestione del cambiamento tecnologico. Impianti FER (scenari e driver di sviluppo; legislazioni e incentivi—es. FER2, FERX—, autorizzazioni, permitting, collegamento presso TERNA; cenni su Power Purchase Agreement e autoconsumo collettivo). Esercitazioni (12 h - 1,5 CFU) Possono includere: progettazione di una strategia energetica nazionale; analisi di impatto di una politica ambientale; negoziazione e trading nei mercati energetici; analisi bolletta energetica; valutazione di tecnologie emergenti. NOTA: Tutte le ore di lezione saranno svolte in presenza.

Economia e organizzazione aziendale

Il corso prevede lezioni frontali, discussioni guidate e l’analisi di casi studio per favorire l’apprendimento attivo e critico. Sono altresì previsti interventi di esperti esterni provenienti dal mondo accademico, istituzionale e industriale, al fine di offrire agli studenti una prospettiva concreta e multidisciplinare sui temi trattati.

L’esame consiste in una prova orale, di durata media 30-45 minuti, finalizzata a verificare le conoscenze acquisite dallo studente, con particolare attenzione alla capacità di sintetizzare, integrare e attualizzare gli argomenti trattati durante il corso (primo, secondo e terzo indicatore di Dublino). Durante il colloquio sarà valutata anche la qualità di esposizione con terminologia appropriata e l’organizzazione autonoma dell'esposizione (quarto indicatore di Dublino). La valutazione, pertanto, terrà conto della completezza della preparazione, della profondità di comprensione delle tematiche analizzate e delle relazioni tra di esse, nonché della capacità di applicare i concetti teorici a casi pratici e reali nel settore energetico. Sarà attribuito un adeguato peso anche alla qualità del linguaggio utilizzato e alle abilità espositive del candidato. A supporto della valutazione, lo studente avrà la possibilità di svolgere, su base facoltativa, un lavoro di approfondimento su tematiche di particolare rilevanza, anche non trattate durante le lezioni, da presentare prima dell’esame orale o durante lo stesso. Il risultato della valutazione è espresso in trentesimi; il voto minimo per il superamento dell’esame è 18/30 corrispondente ad un livello e qualità sufficienti di conoscenza dei requisiti minimi di seguito illustrati. Gli studenti che raggiungono il voto massimo di 30/30 e che dimostrino nell’eventuale colloquio orale un livello e qualità eccellenti insieme con ottima capacità di applicare autonomamente conoscenze e competenze acquisite, anche in contesti diversi da quelli proposti a lezione (quinto indicatore di Dublino) saranno meritevoli di lode. Per la valutazione finale si applicano i seguenti criteri: Voto: 18 Soddisfacimento dei requisiti minimi di apprendimento Voti: 19-22 Conoscenza di base degli argomenti trattati e comprensione sufficiente dei concetti fondamentali. Capacità di risolvere problemi semplici e di applicare le conoscenze acquisite in contesti noti. Capacità di formulare giudizi autonomi su argomenti semplici. Capacità di esprimere concetti utilizzando un linguaggio tecnico adeguato. Voti: 23-26 Buona conoscenza degli argomenti trattati e comprensione approfondita dei concetti. Capacità di risolvere problemi complessi e di applicare le conoscenze in contesti noti. Capacità di formulare giudizi autonomi e critici su argomenti complessi. Capacità di esprimere concetti utilizzando un linguaggio tecnico di buon livello ed in modo chiaro e coerente. Voti: 27-30 Ottima conoscenza degli argomenti trattati e comprensione completa e approfondita dei concetti. Capacità di risolvere problemi molto complessi e di applicare le conoscenze in contesti nuovi. Ottima capacità di formulare giudizi autonomi, critici e originali. Ottima capacità di esprimere concetti utilizzando un linguaggio tecnico di alto livello ed in modo chiaro, coerente e persuasivo. Voto 30 e lode Conoscenza eccezionale e completa degli argomenti trattati, con capacità di collegare i concetti in modo innovativo. Capacità di risolvere problemi estremamente complessi e di applicare le conoscenze in contesti interdisciplinari. Eccellente capacità di formulare giudizi autonomi, critici e originali, con un alto grado di approfondimento. Elevata capacità di esprimere concetti utilizzando un linguaggio tecnico di alto livello in modo chiaro, coerente e con un alto livello di precisione.

1. Dispense e materiale didattico disponibili nel canale MS Teams del corso. 2. Bhattacharyya S.C., “Energy Economics - Concepts, Issues, Markets and Governance,” Springer, 2nd ed. 2019. 3. Fazioli, R., “Obiettivo Sostenibilità,” TAB Edizioni, 2021. 4. Ranci, P., “Economia dell’energia,” il Mulino, 2011. 5. Cambini, C. et al., “Economia e diritto della regolazione-Reti, piattaforme e servizi di pubblica utilità,” il Mulino, 2024.

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Il corso si prefigge di fornire agli allievi le conoscenze relative alla sicurezza e alla resilienza delle infrastrutture energetiche. In particolare, vengono analizzate le metodologie di approccio ingegneristico che si basano sui sistemi cyber-fisici.Al termine del corso gli allievi saranno in grado di comprendere le criticità in termini di sicurezza e resilienza delle infrastrutture energetiche e di individuare i relativi approcci mitigativi sia in fase di progettazione che di esercizio Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: • Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecnologie per il miglioramento delle sicurezza e resilienza delle infrastrutture energetiche. • Abilità comunicative: La descrizione delle tecniche di analisi delle performance, degli aspetti tecnologici e di progettazione sarà svolta in modo da consentire l’acquisizione di una terminologia specialistica adeguata. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula, in particolare di test-case aziendali, e lo svolgimento di test finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. • Capacità di apprendimento: Sarà stimolata attraverso slide in power point e discussioni in aula. Le capacità di apprendimento saranno anche stimolate da esercitazioni numeriche ed elaborazione di progetti, e da attività seminarialial fine di stimolare le capacità applicative degli allievi.

Modellazione e analisi della resilienza per le infrastrutture energetiche. Connettività, flessibilità e resilienza dei sistemi energetici Sviluppo di metriche di resilienza per i sistemi energetici Microgrids e operazioni ottimali dei sistemi di resilienza Pianificazione, attacchi e ripristino nei sistemi energetici resilienti Approcci analitici nella modellazione energetica Modelli di valutazione dell'impatto multiplo dei cambiamenti climatici Sicurezza energetica: tendenze e sfide politiche

Nozioni fondamentali di meccanica e termodinamica. Nozioni fondamentali di Macchine e Sistemi Energetici.

L’esame prevede la predisposizione di un elaborato progettuale per l’ammissione ad una successiva prova orale della durata di circa 20 minuti. Lo sviluppo dell'elaborato progettuale, anche in team con altri studenti, è orientato alla valutazione delle capacità dello studente di applicare in modo organico ed esaustivo le conoscenze di progettazione, gli strumenti di calcolo e gli approcci risolutivi appresi durante il corso. La prova orale intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento, le capacità espressive e l’utilizzo della terminologia appropriata.

1) Power Systems Resilience - Modeling, Analysis and Practice - Springer 2) Energy Systems Modeling - Principles and Applications - Springer 2) Dispense didattiche.

Prova finale

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Stage interno

Tipo esame: Orale - Valutazione: Giudizio Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Al termine del corso gli allievi saranno in grado di sviluppare modelli di impianti per la produzione di energia e per la loro gestione su diversi livelli: dall’analisi zero-dimensionale a quella tri-dimensionale impiegando le piattaforme MATLAB e OpenFoam. Acquisiranno, inoltre, le competenze per utilizzare e/o sviluppare software di simulazione complessi grazie alle conoscenze teoriche e all’esperienza pratica effettuata durante il corso. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: • Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecniche numeriche più adeguate per la modellazione di impianti per la produzione e gestione dell’energia. • Abilità comunicative: Lo studio delle tecniche numeriche e della loro applicazione ai sistemi energetici sarà svolto in modo da consentire l’acquisizione di una terminologia specialistica adeguata. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di test teorici e pratici finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. • Capacità di apprendimento: Sarà stimolata attraverso slide in power point e discussioni in aula e esercitazioni al computer. Le capacità di apprendimento saranno anche stimolate da elaborazione di progetti, al fine di stimolare le capacità applicative degli allievi.

Equazioni nonlineari (0.2 CFU): metodo di bisezione; metodo di Newton; iterazioni di punto fisso; metodi di accelerazione della convergenza; applicazioni. Approssimazione di funzioni e di dati (0.3 CFU): polinomi di Lagrange; polinomi di Chebyshev; interpolazione trigonometrica e FFT; interpolazione lineare composita; funzioni spline; metodo dei minimi quadrati; applicazioni. Differenziazione e integrazione numerica (0.3 CFU): formula del punto medio; formula del trapezio; formula di Simpson; formule di quadratura interpolatorie; formula di Simpson adattativa. Sistemi lineari (1 CFU): fattorizzazione LU; tecnica di pivoting; accuratezza della soluzione; sistemi tridiagonali; sistemi sovradeterminati; metodi iterativi; metodo del gradiente e del gradiente coniugato; precodizionatori; calcolo degli autovalori; applicazioni. Ottimizzazione (0.6 CFU): metodi derivative free; metodi di discesa; metodo dei minimi quadrati; metodi di penalizzazione; metodo della Lagrangiana aumentata; applicazioni. Equazioni differenziali ordinarie (0.8 CFU): metodo di Eulero e di Crank-Nicolson; convergenza, consistenza, stabilità; metodi di ordine elevato; sistemi di equazioni differenziali; applicazioni (equazione di diffusione-trasporto). Cenni su equazioni differenziali alle derivate parziali ed equazioni di Navier-Stokes: RANS, LES, DNS (1.5 CFU). L’ambiente di simulazione OpenFoam (0.4 CFU). Simulazione di turbine eoliche (0.3 CFU). Simulazione di fuel cells (0.3 CFU). Simulazione di impianti turbogas (0.3 CFU).

Nozioni fondamentali di Analisi, Algebra, Termodinamica, Fluidodinamica, Macchine a Fluido e Sistemi Energetici.

L’esame prevede una prova scritta o progettuale per l’ammissione ad una successiva prova orale della durata di circa 20 minuti. La prova scritta o progettuale è orientata alla valutazione delle capacità dello studente di applicare in modo organico ed esaustivo le conoscenze analitiche, gli strumenti di calcolo e gli approcci risolutivi appresi durante il corso. La prova orale intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento, le capacità espressive e l’utilizzo della terminologia appropriata. La prova orale consiste nella discussione di un elaborato progettuale precedentemente assegnato allo studente.

1) A. Quarteroni, F. Saleri, P. Gervasio, Scientific Computing with MATLAB and Octave, Springer, 2013. 2) Dispense didattiche a cura di De Palma P., disponibili in formato elettronico (pdf) sul sito http://climeg.poliba.it.

Prova finale

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

1. CINEMATICA CHIMICA (15h, 1.5 CFU): Richiami di termodinamica e termochimica, temperatura adiabatica di fiamma, equilibrio chimico; Trasporto di massa; Basi di cinetica chimica, energia libera di Gibbs; Analisi dei principali combustibili fossili: metano, propano, kerosene, ecc. e combustibili innovativi: SAF, idrogeno, ammoniaca, metanolo, ecc.; Analisi del sotto-meccanismo H2-O2, e del meccanismo di ossidazione CO. 2. MODELLISTICA DELLA COMBUSTIONE (15 h, 1.5 CFU): Richiami delle leggi di conservazione per flussi reagenti; Fiamme laminari premiscelate, fiamme laminari diffusive, cenni alle fiamme triple; cenni ai modelli per la risoluzione di fiamme 1D; introduzione alle fiamme turbolente sia premiscelate che diffusive; cenni di interazione fiamma-parete e di fiamma-onde acustiche; Panoramica delle tecniche di Fluidodinamica Numerica (CFD) per la risoluzione della combustione turbolenta in reali applicazioni ingegneristiche. 3. SISTEMI PER LA COMBUSTIONE (20 h, 2 CFU): Panoramica dei principali sistemi di combustione convenzionali per l’aviazione, la mobilità e la generazione dell’energia: turbine a gas e motori a combustione interna; Introduzione alla transizione da deflagrazione a detonazione (DDT); Cenni delle più recenti tecniche di combustione: MILD, PGC, PDE; Studio delle cause e delle tecniche di controllo di instabilità termoacustica, flashback, lean blow out; Cenni alle problematiche di sicurezza. 4. FONDAMENTI DI CONTROLLO DELLE EMISSIONI (10 h, 1 CFU): Studio delle principali tecniche per il controllo delle emissioni: CO, NOx e della riduzione dei gas serra: CO2. Normativa Europea sulle emissioni

Il corso si prefigge di fornire conoscenze specifiche sugli argomenti relativi ai più recenti sistemi di combustione e controllo delle emissioni. Le lezioni saranno finalizzate all’apprendimento delle principali nozioni di cinetica chimica, studio delle fondamentali tecniche di combustione e analisi delle emissioni. Contestualmente saranno fornite le basi per la progettazione e la simulazione CFD di un sistema di combustione. Al termine del corso gli allievi saranno in grado di effettuare l’analisi dettagliata di sistemi di combustione, analizzare la dinamica e l’accoppiamento con altri elementi della macchina ed infine di valutare i prodotti della combustione di differenti combustibili. Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecniche più idonee di combustione per la progettazione di sistemi puliti di generazione dell’energia. Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica ed una adeguata capacità di comunicazione. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di temi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. Capacità di apprendimento: Le capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso esercitazioni e discussioni in aula relative a piccoli esperimenti e uso di codici di simulazione numerica durante le lezioni

Sistemi per la produzione efficiente di energia termica, elettrica, cogenerazione

L’esame prevede una prova orale che intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento e l’utilizzo della terminologia appropriata.

1. Dispense e materiale didattico disponibile in rete https://politecnicobari.sharepoint.com/sites/dmmmdidattica 2. T. Poinsot, D. Veynante, “Theoretical and Numerical Combustion”, Edwards, 2011 3. S. Turns “An Introduction to Combustion: Concepts and Applications”, McGraw-Hill Higher Education, 2011

Conoscenza delle principali architetture di reti di telecomunicazioni Conoscenza della pila protocollare TCP/IP Conoscenza dei principali standard e delle principali tecnologie di comunicazione per l’energia Capacità di analisi degli elementi di una rete Capacità di progettare una rete a supporto di sistemi di generazione e distribuzione dell’energia Capacità di usare un corretto linguaggio tecnico scientifico

Introduzione a sistemi e protocolli di comunicazione per l'energia (0,25 CFU) Principi di base delle reti di telecomunicazioni, architettura e protocolli Internet (3,75 CFU): -Tassonomia e Topologia delle reti, Tecniche di commutazione (reti a commutazione di circuito, reti a commutazione di pacchetto), Tecniche di multiplazione (TDM, FDM) -Il modello ISO-OSI e le sue funzionalità -Il modello TCP/IP -Livello di applicazione (nascita del Web, architettura client-server, protocollo HTTP, URI e URL, cookie, DNS) -Livello di trasporto e protocolli del livello di trasporto: TCP e UDP, Porte, Socket -Livello di rete e protocolli del livello di rete: IP, DHCP, NAT -Livello datalink, IEEE 802, LLC, MAC Principali tecnologie/standard relativi alle reti wired e wireless applicabili in ambienti industriali per la generazione e la distribuzione dell’energia (2 CFU): -Architettura generale di reti LAN e Standard IEEE in area locale e personale: IEEE 802.3, IEEE 802.11 -Cenni ad Architetture di rete basate su IEEE 802.15.4: ZigBee e 6TiSCH; CoAP, IPv6, RPL, LR-WPAN: BLE, LP-WAN: LoRaWAN, NB-IoT 5G -Tecnologia CAN e sistemi CAN-bus -Smart grid e Standard di comunicazione per l’energia: IEC 61850 -Cenni a IEC 60870 e Standard per la sicurezza IEC 62351, OSGP, Wi-SUN -Architetture di telecomunicazioni a supporto di sistemi di generazione e distribuzione dell’energia

Lezioni frontali integrate da attività laboratoriali a supporto dell’apprendimento

Metodo di valutazione La verifica dell’apprendimento è stabilita tramite una prova orale finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. La prova orale consente, inoltre, di verificare la capacità di comunicazione dello studente con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione. Contenuti minimi Pila TCP/IP Principali protocolli di comunicazione Criteri per la valutazione finale Voto 18: Raggiungimento dei requisiti minimi di apprendimento previsti. Lo studente dimostra una comprensione basilare dei contenuti essenziali del corso. Voti 19-22: Lo studente possiede una conoscenza elementare degli argomenti trattati e una comprensione adeguata dei concetti fondamentali. Utilizza un linguaggio tecnico generalmente corretto. Voti 23-26: Lo studente evidenzia una buona padronanza dei contenuti del corso e una comprensione approfondita dei concetti affrontati. Si esprime con un linguaggio tecnico appropriato, chiaro e coerente. Voti 27-30: Lo studente dimostra un’eccellente conoscenza degli argomenti trattati e una comprensione piena e approfondita dei concetti. La comunicazione dei concetti avviene mediante un linguaggio tecnico di alto livello, in modo chiaro, coerente e persuasivo. Voto 30 e lode: Lo studente possiede una conoscenza eccezionalmente completa e approfondita degli argomenti trattati, con la capacità di stabilire connessioni originali e innovative tra i concetti. L’esposizione risulta estremamente chiara, precisa e articolata, con utilizzo accurato e rigoroso del linguaggio tecnico.

J. F. Kurose, K. W. Ross, Computer Networking: A Top-Down Approach, VIII ed., Pearson, 2020 (Versione italiana: J. F. Kurose, K. W. Ross, A. Capone, S. Gaito, Reti di calcolatori e Internet. Un approccio top-down, VIII ed., Pearson, 2022) Ulteriori testi di approfondimento: -Achille Pattavina, Reti di Telecomunicazione, II ed., McGraw-Hill, 2007 -Behrouz A. Forouzan, Reti di Calcolatori – Un approccio top-down, McGraw-Hill, 2013

Il corso si prefigge di fornire conoscenze sui sistemi fotovoltaici e sulle metodologie di diagnostica di sistemi in esercizio. Si forniscono conoscenze, che spaziano dalla singola cella fotovoltaica a sistemi complessi, dotati di accumulo elettrico. I concetti teorici sono affiancati da criteri di progettazione, applicazioni e simulazioni in ambiente Simulink. Al termine del corso gli allievi saranno in grado di applicare i principali criteri di progettazione di un sistema fotovoltaico, di effettuare un’analisi di producibilità energetica, e di supervisionare un sistema fotovoltaico in esercizio. Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulla progettazione e scelta della tecnologia più idonea di un sistema fotovoltaico, le cui specifiche siano fissate da un committente. Sarà in grado di scegliere tra i diversi approcci di manutenzione e diagnostica. Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica ed una adeguata capacità di comunicazione. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di temi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. Capacità di apprendimento: Le capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso discussioni in aula relative ad applicazioni e simulazioni durante le lezioni.

1. CONTESTO ENERGETICO DI RIFERIMENTO (5h, 0.5 CFU): Situazione energetica italiana ed europea. Solare fotovoltaico in Italia e trend di sviluppo. Strumenti normativi di riferimento: PNIEC e PNRR. Radiazione solare, costante solare, air mass, sfera celeste, equatore celeste, eclittica, declinazione terrestre, posizione reciproca Sole-Terra, mappa solare italiana. 2. PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO E CARATTERISTICHE ELETTRICHE DI UNA CELLA FOTOVOLTAICA (10h, 1 CFU): Effetto fotoelettrico ed effetto fotovoltaico in una giunzione p-n. Cella, modulo, pannello, stringa e campo fotovoltaico. Modello circuitale a un diodo e a due diodi della cella fotovoltaica. Curve caratteristiche I-V e P-V di una cella fotovoltaica. Dipendenza dalle condizioni ambientali. STC, NOCT e NMOT. 3. DALLA CELLA FOTOVOLTAICA AL SISTEMA FOTOVOLTAICO (20h, 2 CFU): Connessione tra le celle, tra i moduli, tra le stringhe, e corrispondenti curve I-V e P-V. Impianto connesso alla rete o in isola. Diodi, sistema di conversione CC/CA centralizzato/distribuito, trasformatore di potenza, quadri di parallelo/campo/protezione/interfaccia. Sistema di accumulo di energia. Sistema fotovoltaico fisso, ad inseguimento solare mono-assiale o bi-assiale. Inter-distanza tra le stringhe. Tecnologie per il modulo: mono- e poli-cristallino, film sottile, polimeri, a singola/doppia/tripla giunzione, mono- o bi-facciale. Criteri di progettazione. Esempi applicativi e simulazione di sistemi FV in ambiente Matlab/Simulink. 4. PRESTAZIONI ENERGETICA E DIAGNOSTICA (20h, 2 CFU): Analisi di producibilità e indici di prestazione: efficienza, Yr, Yf, PR. Tipologie di perdite. Concetti di monitoraggio e supervisione di un sistema fotovoltaico. Costellazione di impianti supervisionati. Guasti e difetti tipici di usura o invecchiamento. Statistica per la diagnostica predittiva dei guasti. Analisi all'infrarosso per la diagnostica di difettosità di moduli FV, secondo standard internazionali. Droni per la diagnostica di impianti fotovoltaici estesi. Repowering e revamping. 5. NUOVE FRONTIERE PER IL FOTOVOLTAICO (5h, 0.5 CFU): Vetro fotovoltaico trasparente e semitrasparente, pellicole fotovoltaiche. Fotovoltaico per gli edifici: BIPV e BAPV. Fotovoltaico per l'aerospazio. Materiali innovativi.

Elettrotecnica, Analisi matematica, Fisica, Chimica.

L’esame prevede una prova orale che intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento e l’utilizzo della terminologia appropriata.

1. Dispense e materiale didattico disponibile in rete https://politecnicobari.sharepoint.com/sites/dmmmdidattica 2. Caffarelli, De Simone, Pignatelli, Tsolakoglou, Sistemi Fotovoltaici. Progettazione, Gestione, Manutenzione Impiantistica”, Maggioli Editore, 2021. 3. Francesco Groppi e Carlo Zuccaro, Impianti Solari fotovoltaici a norme CEI, Editoriale Delfino, 2011.

Il corso si prefigge di fornire conoscenze specifiche sugli argomenti relativi al funzionamento dei sistemi di generazione distribuita, modalità di integrazione della generazione distribuita in una smart grid, dei sistemi di accumulo e relativa integrazione nelle smart grid Al termine del corso gli allievi saranno in grado di valutare la producibilità dei sistemi di generazione a FER non programmabile progettare le protezioni e i sistemi di interfaccia degli impianti di generazioni distribuita; fare un’analisi di fattibilità tecnico economico di una smart grid composta da generazione distribuita, carichi e sistemi di accumulo Eventuali ulteriori risultati di apprendimento attesi, relativamente a: Autonomia di giudizio: Lo studente acquisirà autonomia di giudizio sulle tecniche più idonee per lo studio e la progettazione di una smart grid. Abilità comunicative: Lo studente acquisirà una corretta terminologia tecnica ed una adeguata capacità di comunicazione. Lo sviluppo di abilità comunicative, orali e scritte, sarà anche stimolata attraverso la discussione in aula e lo svolgimento di temi finalizzati a sviluppare le capacità descrittive sia in forma testuale che grafica. Capacità di apprendimento: Le capacità di apprendimento sarà stimolata attraverso discussioni in aula relative a piccoli esperimenti condotti dal vivo durante le lezioni

CONTENUTI: 1. Introduzione (4 ore – 0,5 CFU): Definizione di generazione distribuita. Definizioni di Microgrid e Smartgrid. 2. Descrizione degli impianti di generazione distribuita (16 ore – 2 CFU): Cenni su Impianti Idroelettrici, eolici, fotovoltaici, solare termodinamico, celle a combustibile, elettrolizzatori, biomasse, microturbine. 3. Integrazione della generazione distribuita tramite Smartgrid (12 ore – 1,5 CFU): Sistemi di accumulo. Domanda attiva. Sistemi di comunicazione e controllo. Integrazione di più fonti rinnovabili. Funzionamento in isola e controllo dell’interconnessione. Principi di iniezione di potenza. Controllo della potenza attiva e reattiva istantanea. 4. Sistemi di SCADA (4 ore – 0,5 CFU): Cenni e principali funzioni di sistemi SCADA per le smartgrid. 5. Esercitazioni (24 ore- 1,5 CFU): Esempi numerici di valutazione e progettazione di impianti GD Analisi e pianificazione di una micro-rete sperimentale tramite Matlab e/o software di gestione Esercitazioni SCADA su smartgrid in scala reale.

Elementi di termodinamica e sistemi energetici. Modelli circuitali ed analisi di load flow. Elementi di microeconomia. Programmazione in matlab software di simulazione

L’esame prevede una prova orale che intende verificare le conoscenze dello studente in relazione alla capacità di sintetizzare ed integrare gli argomenti trattati nel corso verificando il livello di comprensione dell’argomento e l’utilizzo della terminologia appropriata

1. F. A. Farret, M. G. Simoes, “Integration of Alternative sources of energy”, IEEE Press, Wiley-Inter., 2006. 2. G.M. Masters, «Renewable and Efficient Electric Power System» Wiley- Interscience 2004. ULTERIORI TESTI SUGGERITI: 3. S. Borlase, “Smart Grids- Infrastructure, Technology and Solutions” CRC Press 2013 4. L. T. Berger and K. Iniewski, “Smart Grid- Applications, Communications and Security” John Wiley 2012 5. M.S. Thomas, J. D. McDonald, “Power System SCADA and Smart Grids” CRC Press 2015 6. R. Pallabazzer «Sistemi Eolici» Rubettino 2004. 7. Dispense fornite dal docente

Tipo esame: Orale - Valutazione: Voto Finale - Frequenza: Non obbligatoria

Stage interno

Tipo esame: Orale - Valutazione: Giudizio Finale - Frequenza: Non obbligatoria