Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio

L’insegnamento ha come obiettivo formativo la trasmissione della conoscenza di alcuni contenuti e strumenti matematici indispensabili alla costruzione, all’analisi e alla comprensione di modelli matematici per l’ingegneria, e l’insegnamento di una metodologia induttiva/deduttiva per la formulazione dei modelli stessi. Questa conoscenza si fonda sugli insiemi numerici. dai numeri naturali ai numeri complessi, e si sviluppa con l’introduzione del calcolo infinitesimale per funzioni di una variabile (limiti, continuità, derivabilità, integrabilità di funzioni reali di una variabile reale), dell’algebra lineare (calcolo matriciale, sistemi lineari, spazi vettoriali, applicazioni lineari, autovalori, autovettori e diagonalizzazione, prodotti scalari, diagonalizzazione ortogonale) e della geometria Euclidea tridimensionale. La metodologia si basa sullo sviluppo rigoroso di concetti e sulla deduzione di proprietà di enti matematici usando argomentazioni logiche formali.

Al termine dell'insegnamento, gli studenti che avranno fatti propri i contenuti e la metodologia, in termini di conoscenza e capacità di comprensione, saranno in grado di esprimere i concetti fondamentali del calcolo infinitesimale, dell’algebra lineare e della geometria analitica attraverso definizioni, teoremi, esempi e controesempi (Descrittore di Dublino 1, ovvero DdD 1).
In merito all’ applicazione delle conoscenze e della capacità di comprensione acquisite, gli studenti saranno in grado di:
dimostrare alcuni teoremi fondamentali (DdD2)
risolvere equazioni sul campo complesso (DdD2)
calcolare limiti di funzioni e di successioni (DdD2)
calcolare derivate di funzioni (DdD2)
esaminare e rappresentare graficamente delle funzioni (DdD2)
calcolare aree e integrali di funzioni (DdD2)
effettuare operazioni sulle matrici (DdD2)
calcolare basi e dimensioni di spazi vettoriali (DdD2)
studiare applicazioni lineari (DdD2)
diagonalizzare matrici e matrici simmetriche (DdD2)
applicare il calcolo vettoriale (DdD2)
esaminare e riconoscere equazioni di piani e rette (DdD2)
calcolare le posizioni mutue di piani e rette (DdD2)

Le attività didattiche sono realizzate a mezzo di lezioni e di esercitazioni frontali.
L’insegnamento si basa su argomenti divisi in moduli come descritto in seguito:
Insiemi numerici. Dai numeri naturali ai numeri reali. Maggiorante, minorante, massimo e minimo, estremo superiore ed inferiore di un insieme di numeri reali.
Numeri complessi. Forma algebrica e trigonometrica. Operazioni. Formule di De Moivre. Radici n-esime.
Limiti e continuità. Funzioni di variabile reale. Grafici delle funzioni elementari. Funzioni composte, funzioni monotòne, funzioni inverse. Successioni. Definizioni di limite. Unicità del limite. Teorema della permanenza del segno e del confronto. Regolarità di successioni monotòne. Il numero di Nepero. Limiti notevoli e proprietà asintotiche. Infinitesimi ed infiniti e loro confronto. Continuità e principali teoremi sulle funzioni continue (di Weierstrass, degli zeri e dei valori intermedi). Discontinuità. Asintoti.
Calcolo differenziale. Concetto di derivata. Continuità delle funzioni derivabili. Algebra delle derivate. Teoremi di Fermat, di Rolle, del valor medio (o di Lagrange), di Cauchy e di de l'Hospital. Test di monotonia e di riconoscimento dei punti stazionari. Funzioni convesse/concave, punti di flesso. Studio del grafico di una funzione. Formula di Taylor.
Calcolo integrale. Primitive e integrali indefiniti. Calcolo di primitive: integrazione di funzioni razionali fratte, per sostituzione e per parti. Integrale di Riemann. Proprietà dell'integrale. Teorema della media integrale. Funzione integrale. Primo e secondo teorema fondamentale del calcolo integrale. Applicazioni del calcolo integrale al calcolo di aree e di volumi.
Calcolo matriciale e sistemi lineari. Operazioni con matrici. Determinante di matrici quadrate. Rango. Metodo di eliminazione di Gauss. Teorema di Cramer. Teorema di Rouché-Capelli. Struttura delle soluzioni di un sistema lineare.
Spazi vettoriali reali. Operazioni tra vettori. Sottospazi. Dipendenza ed indipendenza lineare. Insiemi di generatori. Basi. Dimensione. Componenti di vettori. Cenni alle operazioni sui sottospazi ed alla Formula di Grassmann.
Applicazioni lineari. Nucleo ed immagine. Teorema del rango. Teorema d’interpolazione. Rappresentazione usando matrici. Cambi base.
Autovalori ed autovettori. Polinomio caratteristico. Autovalori e loro calcolo. Autospazi e limitazioni sulle loro dimensioni. Condizioni equivalenti per la diagonalizzabilità.
Spazi euclidei. Prodotti scalari tra vettori. Disuguaglianza di Cauchy-Schwarz. Angolo tra vettori. Basi ortonormali. Matrici ortogonali. Endomorfismi simmetrici. Diagonalizzazione ortogonale.
Vettori geometrici ed elementi di geometria analitica. Lo spazio euclideo tridimensionale e vettori geometrici. Prodotto scalare, norma, distanza, angoli, basi ortonormali. Disuguaglianza di Cauchy-Schwarz. Prodotto vettoriale e area, prodotto misto e volume nello spazio tridimensionale. Equazioni parametriche e cartesiane di rette e piani nello spazio. Distanze punto-piano e punto-retta. Fasci di piani.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Visto che con esercizi e domande sulla teoria sarà possibile valutare gli studenti per conoscenza e capacità di comprensione acquisite, e per capacità di applicare tali conoscenze, le prove scritte sono strutturate come segue:
Prove in itinere
esercizi aperti (11 punti, soglia minima 5);
domande di teoria (5 punti, soglia minima 2);
Appello
esercizi aperti (22 punti, soglia minima 11);
domande di teoria (10 punti, soglia minima 5).
Per quanto riguarda le prove in itinere, sono ammessi alla seconda prova i soli studenti che ottengono un punteggio di almeno 8/16 nella prima prova, avendo raggiunto le soglie minime nelle due parti. Analogamente, la seconda prova risulta superata se si ottiene un punteggio di almeno 8/16, avendo raggiunto le soglie minime nelle due parti. I punteggi delle due prove in itinere vanno sommati: l’esame risulta superato se si ottiene un punteggio di almeno 18/30. Analogamente, in un appello, l’esame risulta superato se si ottiene un punteggio di almeno 18/30, avendo raggiunto le soglie minime nelle due parti.
Uno studente che abbia superato le soglie minime nelle due prove in itinere o in un appello, può chiedere di sostenere una prova orale che concorrerà alla determinazione del voto finale. Qualora il docente ritenga utile una verifica del grado di comprensione degli argomenti previsti dal programma, uno studente potrà essere convocato a sostenere una prova orale che concorrerà alla determinazione della votazione finale.

Note del Corso di Analisi Matematica 1 e Geometria Pagina WeBeep del corso
Note: Note scritte da R. Notari
M.Conti, D.L.Ferrario, S.Terracini, G.Verzini, Analisi Matematica Vol. 1, Editore: Maggioni Editore, ISBN: 97888387856
G.Prodi, Analisi Matematica, Editore: Bollati Boringhieri, ISBN: 8833953297
E.Sernesi, Geometria 1, Editore: Bollati Boringhieri, ISBN: 8833954471
M. Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa, Analisi Matematica 1 (con elementi di geometria e di algebra lineare), Editore: Zanichelli, ISBN: 9788808254214
Esercizi svolti sui vari argomenti di Analisi Matematica 1 e Geometria Pagina WeBeep del corso
Note: Testi e soluzioni di R. Notari
G. Catino, F. Punzo, Esercizi Svolti di Analisi Matematica e Geometria 1, Editore: Esculapio Editore, ISBN: 9788893851930
M.Bramanti, Esercitazioni di Analisi Matematica 1, Editore: Esculapio Editore, ISBN: 9788874884445
Notes of Discrete Mathematics WeBeep page of the course
Biggs, N.L., Discrete Mathematics, Editore: Oxford University Press, Anno edizione: 2002
Roberts F., Applied Combinatorics, Editore: Chapman & Hall, Anno edizione: 2009, ISBN: 9781420099829

L'insegnamento si propone di fornire allo studente nozioni e strumenti indispensabili all'analisi, alla comprensione e alla costruzione di modelli matematici per l'ingegneria. L'insegnamento di Analisi Matematica 2 si propone di fornire i principi fondamentali del calcolo differenziale ed integrale per funzioni di più variabili a valori scalari e vettoriali: limiti, continuità, calcolo differenziale, ricerca di massimi e minimi per funzioni a valori reali, curve e superfici, cambiamenti di variabili nel piano e nello spazio, campi vettoriali, integrali di linea, integrali doppi, di superficie e tripli e loro applicazioni. Verranno inoltre presentate serie numeriche e integrali generalizzati.

Lo studente conosce e comprende in modo approfondito i principali risultati riguardanti le funzioni di più variabili.
In particolare, lo studente risulta in grado di padroneggiare l’evoluzione delle definizioni fondamentali presentate nell'insegnamento di Analisi matematica 1 e Geometria (limiti, differenziabilità, somme integrali e relativa definizione di integrale) e di applicarle in contesti diversi. (DdD1)
E' capace di esporre in modo chiaro e con linguaggio matematico rigoroso le definizioni ed i teoremi relativi al programma indicato dal docente. (DdD1)
Lo studente sa inoltre applicare la conoscenza acquisita a problemi tipici dell'insegnamento, quali

• stabilire se una funzione di piu' variabili sia continua e differenziabile (DdD2).
• risolvere semplici problemi di ricerca di massimi o minimi liberi e vincolati (DdD2).
• essere in grado di calcolare integrali di tutti i tipi presentati e di applicarli alla risoluzione di problemi geometrici o fisici (DdD2).
• riconoscere la convergenza o la convergenza assoluta di una serie e di un integrale generalizzato (DdD2).

Il programma dell'insegnamento risulta strutturato nei seguenti capitoli
1. Serie numeriche e integrali generalizzati: Serie convergenti, divergenti, indeterminate. Esempi elementari. Condizione necessaria per la convergenza di una serie. Serie a termini positivi: criteri del confronto, del rapporto, della radice. Serie a termini di segno qualunque: convergenza assoluta e semplice. Serie a termini di segno alternato. Criterio di convergenza di Leibniz. Integrali generalizzati, criteri di convergenza.
2. Funzioni reali di più variabili reali a valori scalari e vettoriali:Topologia di R^n. Funzioni reali di più variabili a valori scalari, dominio e codominio, grafico. Rappresentazione mediante curve e superfici di livello. Limiti e continuità di funzioni. Derivate parziali prime e differenziabilità, significato geometrico. Piano tangente. Gradiente e direzioni di massima pendenza. Condizione sufficiente per la differenziabilità. Derivate parziali seconde. Teorema di Schwarz. Derivazioni composte. Formula di Taylor al secondo ordine con resto secondo Peano. Curve nel piano e nello spazio.
3. Ottimizzazione: Ottimizzazione libera. Teorema di Fermat. Forme quadratiche. Punti critici. Natura dei punti critici.Teorema di Weierstrass. Ottimizzazione vincolata.
4. Integrali di linea, campi vettoriali: Lunghezza di una linea, integrali di linea di prima specie, applicazioni. Lavoro ed integrali di linea di seconda specie. Campi vettoriali conservativi e irrotazionali, condizioni necessarie o sufficienti per campi conservativi.
5. Integrali doppi: Dominio di integrazione semplice e regolare. Integrali doppi in coordinate cartesiane e polari.
6. Superfici: Superfici parametrizzate in R^3, versore normale e piano tangente. Integrali di superficie.
7. Integrali tripli: Integrazione per fili e per strati, integrali in coordinate cilindriche e sferiche.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Le prove dell'insegnamento di Analisi matematica 2 sono scritte: si richiede la risoluzione di esercizi riguardanti argomenti svolti a lezione ed esercitazione; vengono anche richieste domande teoriche su definizioni, enunciati di teoremi, dimostrazioni, esempi e controesempi. La prova scritta ha l'obiettivo di verificare se lo studente sia in grado di applicare la conoscenza e la comprensione di quanto appreso riguardo i problemi tipici del calcolo infinitesimale ed integrale.
Per quanto riguarda la risoluzione di esercizi, lo studente dovrà essere in grado di:

• Riconoscere la convergenza di una serie e di un integrale generalizzato.
• Verificare se una funzione di due variabili sia continua, derivabile, differenziabile. Calcolare la retta tangente ad una linea in coordinate parametriche ed il piano tangente ad una superficie.
• Trovare massimi e minimi liberi e vincolati di una funzione di due variabili a valori reali.
• Calcolare integrali di tutti i tipi presentati durante l'insegnamento e di applicarli alla risoluzione di problemi geometrici o fisici.
  Per quanto riguarda le domande teoriche, sarà valutata la comprensione di definizioni, enunciati di teoremi e dimostrazioni presentati nel corso, nonché la capacità di formulare esempi e controesempi. Sarà inoltre valutata la padronanza del linguaggio matematico, la logica e l'esposizione nelle risposte date.
  L'esame è superato se si ottiene un punteggio sufficiente sia nella parte di esercizi che in quella di teoria dell'esame, e se la votazione conseguita è uguale o supera i 18 trentesimi.
  Durante lo svolgimento di ogni prova d'esame lo studente non può consultare né avere con sé testi, appunti, calcolatrici, telefoni cellulari, smartwatch o altre apparecchiature elettroniche non esplicitamente approvate dal docente. Lo studente che contravvenga a tale regola sarà allontanato dall'aula d'esame e la sua prova risulterà insufficiente.

M. Bramanti, C. D. Pagani, S. Salsa, Analisi matematica 2, Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2009, ISBN: 9788808122810
Note: Libro di teoria per la parte di Analisi 2.
M. Bramanti, Esercitazioni di Analisi Matematica 2, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2012, ISBN: 9788874884827
Note: Libro di esercizi per la parte di Analisi 2
M. Bramanti, C. D. Pagani, S. Salsa, Analisi matematica 1, Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2014, ISBN: 9788808254214
Note: Libro di teoria per la parte di: Serie numeriche e integrali generalizzati.
M. Bramanti, Esercitazioni di Analisi Matematica 1, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2011, ISBN: 9788874884445
Note: Libro di esercizi per la parte di: Serie numeriche e integrali generalizzati.

I fondamenti dell'economia: limiti e potenzialita' del "paradigma economico". Produzione e consumo. Le funzioni di domanda e offerta. I surplus. L'efficienza allocativa e la concorrenza. L'efficienza produttiva. Caratteristiche di equita' del mercato concorrenziale.
I fallimenti del mercato: cenni di fallimenti macroeconomici. I fallimenti microeconomici. I fallimenti dello stato: il costo sociale della spesa pubblica, i fenomeni di "cattura", l'inefficienza.
La valutazione economica delle opere pubbliche. Le analisi di fattibilita' economica: analisi costi-benefici e analisi finanziaria. Gli elementi costitutivi delle analisi di fattibilita'. La soluzione di riferimento, la vita tecnica del progetto, il valore residuo, le analisi della domanda e dei benefici relativi, i trasferimenti. L'attualizzazione e le formule di valutazione: VNP, SRI. Analisi di casi italiani ed esteri, e valutazioni critiche sul ruolo operativo delle analisi. Cenni alla liberalizzazione/regolazione delle "utilities" pubbliche e al "project Financing" come nuova forma realizzativa per le opere pubbliche

L’insegnamento di Fisica I ha lo scopo di:
Introdurre lo studente al metodo sperimentale, che costituisce un fondamentale strumento di indagine non solo in Fisica, ma in ogni disciplina scientifica.
Comunicare allo studente le nozioni fondamentali della Meccanica, della Termodinamica e della Fisica delle Onde Elastiche, mostrando l’universalità delle leggi della Fisica e la loro utilità nell’interpretazione dei fenomeni naturali.
Insegnare allo studente come esprimere in forma quantitativa, trattabile con adeguato formalismo matematico, le evidenze sperimentali di un fenomeno fisico, mostrando la generalità del fenomeno e le ricadute in differenti àmbiti scientifici o tecnologici.
Sviluppare nello studente la capacità di studio autonomo nonché di analisi critica di semplici fenomeni fisici tramite la risoluzione analitica di esercizi e problemi.

Con riferimento ai Descrittori di Dublino (DdD) pertinenti all'insegnamento, i risultati di apprendimento attesi sono i seguenti.
DdD 1: conoscenza e comprensione
A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
Conosce le principali grandezze fisiche impiegate per rappresentare i fenomeni elementari negli ambiti della Meccanica, della Termodinamica e dei Moti Ondulatori, la loro definizione e le rispettive unità di misura nel Sistema Internazionale.
Conosce i principi fisici alla base dei fenomeni menzionati, le leggi sperimentali che li descrivono ed i limiti di tali descrizioni.
Comprende i legami che sussistono tra le grandezze fisiche che descrivono un fenomeno naturale e la loro rappresentazione mediante formalismo matematico.
DdD 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione
A seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di:
Individuare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli ambiti della Meccanica, Termodinamica e Fisica delle Onde Elastiche, ponendo attenzione al loro carattere scalare o vettoriale, alle dimensioni fisiche e alle relative unità di misura.
Identificare le leggi fisiche adeguate alla descrizione quantitativa di un fenomeno, ponendo attenzione ai limiti di validità del modello utilizzato.
Determinare l’evoluzione spaziale e/o temporale del fenomeno fisico considerato, risolvendo le equazioni che lo governano ed interpretando il significato fisico dei risultati ottenuti.

Meccanica
Introduzione allo studio della Fisica: grandezze fisiche e loro misurazione. Dimensioni di una grandezza fisica. Sistema Internazionale. Grandezze scalari e vettoriali. Algebra dei vettori.
Cinematica del punto: punto materiale. Coordinate e sistemi di riferimento. Equazioni cartesiane del moto. Traiettoria, ascissa curvilinea. Legge oraria. Velocità scalare media ed istantanea. Vettore posizione e spostamento. Velocità vettoriale, rappresentazione intrinseca e cartesiana. Accelerazione vettoriale. Accelerazione normale e tangenziale. Esempi di moti del punto materiale. Velocità angolare vettoriale. Moto piano in coordinate polari.
Principi della Dinamica del punto materiale e forze: s istemi di riferimento inerziali. Principi di Newton. Definizione di massa e forza. Misurazione dinamica di massa e forza. Principio di sovrapposizione degli effetti. Esempi di forze e studio del movimento (peso, tensione delle funi ideali, reazione vincolare di superfici lisce, attrito, forza elastica). Oscillatore armonico. Problema generale della dinamica e soluzione con condizioni iniziali. Quantità di moto. Momento di una forza e momento angolare.
Lavoro ed energia: l avoro e potenza di una forza. Energia cinetica e teorema delle forze vive. Forze conservative e non conservative. Energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica. Esempi ed applicazioni.
Cinematica e Dinamica nei sistemi di riferimento non inerziali: l egge di trasformazione delle velocità e delle accelerazioni. Dinamica nei sistemi di riferimento non inerziali, forze apparenti. Principali effetti della rotazione terrestre.
Gravitazione: forza gravitazionale, leggi di Keplero e moto dei pianeti, interazione gravitazionale, energia potenziale gravitazionale, moto dei pianeti.
Elementi di dinamica dei sistemi di punti e dei corpi rigidi: sistemi di particelle, forze interne ed esterne. Prima equazione cardinale della dinamica dei sistemi, conservazione della quantità di moto. Centro di massa e teorema del moto del centro di massa. Energia cinetica di un sistema, teorema di König. Teorema dell'energia cinetica e conservazione dell'energia per i sistemi di particelle. Seconda equazione cardinale della dinamica dei sistemi. Conservazione del momento angolare. Impulso di una forza e teorema dell'impulso. Fenomeni d'urto. Momento di una forza, momento angolare e sua conservazione, momento di inerzia, elementi di statica e dinamica del corpo rigido.
Termodinamica
Introduzione alla Termodinamica: s istemi e grandezze termodinamiche, variabili di stato. Equilibrio termico, principio zero della termodinamica. Definizione di temperatura, termometro a gas ideale. Equazione di stato del gas ideale.
Primo Principio della Termodinamica: t rasformazioni termodinamiche. Calore e lavoro termodinamico, calori specifici, calori latenti. Basi sperimentali ed enunciato, energia interna. Calori specifici ed energia interna dei gas ideali, relazione di Mayer. Trasformazioni adiabatiche e politropiche dei gas ideali. Interpretazione microscopica del primo principio.
Secondo Principio della Termodinamica: b asi sperimentali, trasformazioni reversibili ed irreversibili. Macchine termiche e frigorifere. Enunciati di Kelvin e di Clausius e loro equivalenza. Macchina di Carnot, teorema di Carnot. Temperatura termodinamica. Disuguaglianza di Clausius. Entropia, principio di accrescimento dell'entropia, reversibilità ed irreversibilità. Entropia di alcuni sistemi termodinamici ed applicazione alle macchine termiche.
Teoria cinetica dei gas: m odello di gas ideale. Interpretazione cinetica della pressione e della temperatura del gas ideale.
Onde elastiche
Moti ondulatori: propagazione per onde, equazione differenziale delle onde in una dimensione, onde viaggianti in mezzi continui (corda, gas ideale, sbarra, onde sismiche), principio di sovrapposizione delle onde, battimenti, onde stazionarie.
Studio di semplici moti ondulatori con esempi tratti da casi reali.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
La verifica della preparazione avviene mediante una prova scritta, eventualmente completata, su richiesta del docente o dello studente, da una prova orale. L’esame è selettivo: se non viene superato con valutazione sufficiente (voto pari o superiore al 18) lo studente non supera l’esame.
Prove d'appello
La prova scritta potrà essere sostenuto in uno degli appelli stabiliti dal calendario della Scuola di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale. L’esito della prova scritta viene reso noto allo studente attraverso i canali informatici dell’Ateneo. Nel caso di valutazione sufficiente, durante il periodo di pubblicazione del voto lo studente può, attraverso gli stessi canali informatici, rifiutare il voto conseguito. Trascorso il periodo di pubblicazione senza che lo studente abbia manifestato le sue intenzioni, si procederà a registrare il voto conseguito nella prova scritta. La prova scritta consiste nella soluzione di quesiti (con risposta in forma aperta e/o chiusa), che possono avere sia carattere numerico che teorico, volti ad accertare:
La comprensione dei principi fisici alla base dei fenomeni naturali negli ambiti della Meccanica e della Termodinamica, e la comprensione delle leggi sperimentali che li descrivono (DdD1).
La capacità nel determinare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli ambiti menzionati, nel ricavare le relazioni tra di esse, e nel porre attenzione all’analisi dimensionale delle relazioni ottenute ed ai limiti di validità del modello utilizzato (DdD2).
La capacità di risolvere le equazioni che governano semplici sistemi meccanici e termodinamici (DdD2).
La capacità di ragionamento critico di fronte ad un problema, selezionando i risultati ottenuti in relazione al loro significato fisico, nonchè la capacità di organizzare in modo lineare, logico ed efficace la risposta ad un quesito tecnico-scientifico (DdD3).
Prove parziali
Sono previste due prove in itinere scritte, che si svolgono rispettivamente al termine del primo e del secondo emisemestre in cui si tiene l’insegnamento, secondo le modalità già indicate per le prove d’appello. L’accesso alla seconda prova in itinere è consentito solo avendo conseguito nella prima prova un voto pari o superiore a 16. L’esito complessivo delle due prove viene determinato come media dei voti conseguiti nelle due prove, pesata sul numero di crediti corrispondenti agli argomenti oggetto di valutazione in ciascuna prova. Non sono previste prove parziali di recupero, tuttavia in alternativa alla seconda prova in itinere sarà possibile sostenere una prova completa su tutto il programma, da svolgersi secondo le modalità di un appello d'esame.
Nel caso di rifiuto del voto conseguito nelle prove in itinere oppure del non raggiungimento di un voto complessivo sufficiente, lo studente dovrà sostenere l’esame in uno dei successivi appelli. In tal caso gli esiti, anche parziali, delle prove in itinere precedentemente sostenute non saranno considerati ai fini della valutazione dello studente.
Orali
Su richiesta del docente o dello studente, l’esito dell’appello oppure l’esito complessivo delle prove in itinere può essere integrato da una prova orale. Quest’ultima inizia dalla discussione della prova scritta e mira all’accertamento del grado di comprensione degli argomenti previsti dal programma completo dell’insegnamento. L’esito della prova orale può essere sia migliorativo che peggiorativo rispetto all’esito della prova scritta.

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, ELEMENTI DI FISICA meccanica e termodinamica, Editore: EdiSES, ISBN: 9788836230679
Note: Testo più sintetico
M. Zani, L. Duò, P. Taroni, Esercizi di Fisica - Meccanica e Termodinamica, Editore: Edises, ISBN: 9788836230297
Note: Eserciziario
Longhi - Nisoli - Osellame - Stagira, Fisica Sperimentale - Problemi di meccanica e termodinamica, Editore: Progetto Leonardo - Esculapio (Bologna), ISBN: 9788874880588
Note: Eserciziario

La chimica è considerata la scienza base per comprendere i meccanismi coinvolti in altri campi scientifici quali l'ingegneria, la fisica, la biologia, la medicina, la geologia, la scienza dei materiali, ed altre.
In questo contesto, l'obiettivo di questo insegnamento è quello di introdurre lo studente ai principi base che governano la chimica (fondamenti chimici), quindi lo studio della composizione e trasformazione della materia. Tali principi sono fondamentali per comprendere a fondo fenomeni ambientali quali, solo per fare un esempio, l'inquinamento idrico e atmosferico. Per sottolineare quest'ultimo aspetto, è prevista una lezione transdisciplinare di 3 ore in co-presenza con la docente del corso di "TRATTAMENTO DELLE ACQUE DI APPROVVIGIONAMENTO"

Lo studente che abbia seguito l'insegnamento e abbia superato l'esame:

• ha conoscenza della struttura microscopica della materia ( Conoscenza e capacità di comprensione)
• ha conoscenza delle proprietà fisiche e chimiche delle sostanze ( Conoscenza e capacità di comprensione)
• sa prevedere le proprietà fisiche e chimiche di sostanze e materiali che non conosce ( Conoscenza e capacità di comprensione applicate)
• è in grado di calcolare le concentrazioni di specie chimiche in soluzioni liquide o gassose ( Conoscenza e capacità di comprensione applicate)
• è capace di comprendere le caratteristiche chimiche che deve avere un materiale per ottimizzare la sua efficienza di utilizzo, per esempio ma non solo, nella depurazione delle acque da metalli o inquinanti organici ( Capacità di apprendere)
• è in grado di riconoscere l'impatto ambientale che può avere la produzione di alcune sostanze chimiche, come per esempio, ozono, ossidi di azoto, anidride carbonica, cloro-fluorocarburi, ecc.... ( Capacità di apprendere)

Il programma dell'insegnamento è strutturato nei seguenti argomenti:
Argomento 1 - STRUTTURA ATOMICA E SISTEMA PERIODICO. Natura corpuscolare-ondulatoria della materia. Orbitali atomici. Configurazione elettronica degli atomi e tavola periodica. Proprietà periodiche degli elementi.
Argomento 2 - LEGAME CHIMICO. Legame ionico. Legame covalente e geometria molecolare. Elettronegatività. Polarità delle molecole. Forze intermolecolari e legame idrogeno. Legame metallico. Principali caratteristiche dei metalli. Conduttori, semiconduttori e isolanti.
Argomento 3 - STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA e PASSAGGI DI STATO. Solidi cristallini ionici, covalenti e molecolari. Stato liquido. Stato gassoso. Gas ideale e gas reali. Diagrammi di stato. Soluzioni non elettrolitiche.
Argomento 4 - TERMODINAMICA CHIMICA. Calore di reazione e entalpia. Processi di combustione e bilancio termico. Entropia. Energia libera. Equilibri chimici omogenei ed eterogenei. Fattori che influenzano l’equilibrio.
Argomento 5 - CINETICA CHIMICA. Collisioni molecolari e velocità di reazione. Energia di attivazione.. Catalisi. Controllo termodinamico-cinetico in processi di rilevante interesse ( ammoniaca, acido solforico, benzine sintetiche ).
Argomento 6 - SOLUZIONI ELETTROLITICHE. Reazioni acido-base, pH, prodotto di solubilità.
Argomento 7 - ELETTROCHIMICA. Potenziali elettrochimici. Celle voltaiche. Elettrolisi. Preparazione e purificazione dei metalli. Corrosione e protezione dei metalli.
Argomento 8 - CHIMICA e AMBIENTE. L’atmosfera. Sostanze inquinanti e impatto ambientale: smog fotochimico, buco nello strato dell’ozono, piogge acide, effetto serra.
Argomento 9 - CHIMICA ORGANICA. La chimica del carbonio ed i gruppi funzionali: alcani, alcheni, alchini, eteri, alogenuri alchilici, alcoli, acidi carbossilici, ammine, cloruri acilici, esteri ed ammidi.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale obbligatoria
MODALITA’ D’ESAME

• due prove in itinere scritte, oppure
• una prova scritta ed un colloquio orale
  LE REGOLE PER LE PROVE IN ITINERE SONO:
  inizio/metà Novembre I Prova in itinere
  fine Gennaio II Prova in itinere
  SOLO chi risulta sufficiente (voto≥ 18) alla prima prova in itinere può accedere alla seconda prova in itinere. Con due prove in itinere sufficienti, lo studente può accettare il voto proposto senza obbligo del colloquio orale
  LA CALENDARIZZAZIONE E LE REGOLE PER GLI APPELLI SONO:
  5 APPELLI IN DUE SESSIONI:
  INVERNALE con prove in itinere e 1 APPELLO a Gennaio-Febbraio,
  ESTIVA con 2 APPELLI a Giugno-L uglio e 1 APPELLO ad Agosto-Settembre
  SOLO chi risulta sufficiente (voto≥ 18) alla prova scritta può accedere al colloquio orale che è obbligatorio
  Le prove in itinere scritte e gli appelli scritti sono costitutiti da 10 domende/esercizi per un valore totale di 33/30esimi (sette domane/esercizi da 3 punti e tre domande/esercizi da 4 punti)
  N.B: Gli studenti che risultano gravemente insufficienti (voto ≤ 10) ad un appello scritto saranno RIPROVATI e non potranno pertanto iscriversi agli appelli della stessa sessione di esame

Credi, Del Zotto, Gasparotto, Marchetti, Zuccaccia, Viaggio nella chimica, Editore: EdiSES, Anno edizione: 2023, ISBN: 9788836231119
D'Arrigo, Famulari, Gambarotti, Scotti, CHIMICA: ESERCIZI E CASI PRATICI, Editore: EdiSES

L'obiettivo principale dell'insegnamento è quello di fornire al futuro ingegnere per l'ambiente e il territorio le conoscenze geologiche e idrogeologiche per la ricostruzione del modello del sottosuolo, presupposto indispensabile sia per la gestione delle risorse natuarli e la difesa del territorio, sia per la progettazione di opere ingegneristiche correttamente inserite nell'ambiente. L'insegnamento si pone anche l'obiettivo di sviluppare alcune competenze applicative, tramite attività di laboratorio e la risoluzione di probelmi geoambientali reali. Tali competenze teoriche e applicative sono fondamentali per la valutazione del rischio geologico e idrogeologico: infatti, da una lato, permettono al futuro ingegnere per l'ambiente e il territorio di identificare i vincoli geologici per la pianificazione e la gestione del territorio, nonchè di prevedere l'evoluzione dei fenomeni geologici che possono condizionare i processi ambientali e le scelte progettauli; dall'altro, lo aiutano a comprendere se e come la realizzazione di opere antropiche possa avere degli impatti sull'ambiente.

Al termine del corso lo studente sarà in grado di:

• padroneggiare il lessico specialistico e i principi fondamentali della geologia; ciò include la conoscenza della nomencatura e delle proprietà delle rocce, nonchè le modalità per ricosctruirne la distribuzione nello spazio e per caratterizzarne il comportamento (ref. Descrittore di Dublino 1: Conoscenza e capacità di comprensione);
• comprendere i processi geologici, in particolare quelli che governano la dinamica dei versanti e il flusso delle acque sotterranee, che insistono sul territorio e riconoscere le forzanti che ne condizonano l'evoluzione, nell'ottica di una corretta identificazione e gestione del rischio (ref. Descrittore di Dublino 2: Capacità di applicare le conoscenze acquisite);
• risolvere semplici problemi geologici (ad esempio, identificare le aree potenzialmente franose a partire da carte e sezioni geologiche) e idrogeologici (dove reperire risorse idriche sotterranee e quali strategie adottare le la loro protezione), formulando giudizi utili alla valutazione e gestione dei rischi naturali e antrpici, e per la progettazione di opere ingegneristiche in un'ottica di sostenibilità e resilienza (ref. Descrittore di Dublino 3: autonomia di giudizio).

1. Geomateriali: origine, classificazione e caratteristiche tecniche di minerali, rocce e terreni sciolti che costituiscono la Litosfera; modalità esecutive e interpretazione dei risultati delle indagini geognostiche in sito (sondaggi meccanici a percussione e a rotazione) e di alcune semplici prove di laboratorio (analisi granulometriche e determinazione dei Limiti di Atterberg). L'insegnamento prevede attività di laboratorio sperimentale su tale argomento, con riconoscimento delle rocce e prove di caratterizzazione presso il Laboratorio Petrografico del DICA.
2. Lettura e interpretazione della carta geologica: dopo avre introdotto i principi fondmentali della tettonica e della stratigrafia, si procedere con la lettura della carta geologica e la sua interpretazione, sia tramite correlazioni stratigrafiche sia tramite la realizzazione di sezioni geologiche, allo scopo di ricostruire la geometria dei corpi geologici nel sottosuolo. Per tale argomento l'insegnamento prevede lo svolgimento di numerosi esercizi in aula, con identificazione dei geomateriali e del tipo di limite, interpretazione della giacitura delle rocce e delle strutture geologiche, applicazoine della regola dei limiti e dei principi della stratimetria.
3. Dinamica dei versanti: rilievi geo-strutturali e geologico-tecnici (con attività di laboratorio sperimentale su una parete artificiale), riconoscimento morfologico e classificazione delle frane; indagini in aree franose; analisi cinematica tramite esercitazioni con diagrammi strutturali e Test di Markland; classificazioni geomeccaniche di Bieniawski, Barton e Romana, con applicazione progettuale ai dati rilevati sul terreno nell’ambito delle attività di laboratorio.
4. Idrogeologia: descrizione e caratterizzazione degli acquiferi, con relativi parametri idrogeologici; ricostruzione delle sezioni idrogeologiche e delle carte piezometriche; valutazione del flusso idrico sotterraneo, sia in condizioni naturali che in presenza di captazioni; studio idrogeologico per la ricerca idrica e la protezione dall’inquinamento delle acque sotterranee, con esempi applicati a casi reali.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale facoltativa (a scelta dello studente)
L'esame può essere superato attraverso due prove in itinere non obbligatorie oppure presentandosi a uno degli appelli d'esame.
In merito alla prima modalità, le due prove in itinere riguardano due parti distinte del programma dell'insegnamento:

• la prima prova in itinere è relativa ai primi due argomenti sviluppati nel corso (geomateriali e interpretazione della carta geologica) e prevede un esercizio sulle sezioni geologiche e tre o quattro domande aperte sui geomateriali e la loro caratterizzazione;
• la seconda prova in itinere è relativa agli ultimi due argomenti sviluppati nel corso (dinamica dei versanti e idrogeologia) e comprende due esercizi (uno sull'uso dei diagrammi strutturali e Test di Markland per l'analisi cinematica della stabilità dei versanti e uno di idrogeologia) e quattro o cinque domande di teoria sugli argomenti sviluppati a lezione.
  Alla seconda prova si può accedere solo se si è superata la prima (punteggio superiore a 18). In caso di superamento anche della seconda prova, il voto finale risulterà dalla media aritmetica dei due parziali.
  In caso di non superamento o non partecipazione alle prove in itinere, si accede direttamente agli appelli d'esame. L'esame finale è costituito da un compito scritto dato dalla somma delle due prove in itinere (i 3 esercizi sopra descritti e 7-8 domande aperte).
  L'orale è facoltativo, solo per eventuali integrazioni, e su richiesta dello studente, previo superamento della prova scritta.
  In sede d'esame, lo studente dovrà dimostrare di:
• avere acquisito il lessico specialistico,
• conoscere i geomateriali (nomenclatura e classificazione) e essere in grado di prevederne le principali proprietà e il comportamento tecnico,
• saper leggere e interpretare una carta geologica, nonchè i dati derivanti da prove di sottosuolo per la ricostruzione geometrica dei corpi geologici (anche in campo tridimensionale),
• essere in grado di analizzare le condizioni qualitative di un ammasso roccioso, sia tramite l'uso di diagrammi strutturali che attraverso le classificazioni geomeccaniche,
• dimostrare di comprendere i processi geologici che governano la dinamica dei versanti, riconoscendo le diverse tipologie di cinematimo coi relativi fattori predisponenti e scatenanti,
• dimostrare di comprendere i processi idrogeologici base che governano il deflusso idrico sotterraneo e il trasporto di contaminanti.

Scesi L., Papini M., Gattinoni P., Principi di Geologia Applicata, Editore: Casa Editrice Ambrosiana, Anno edizione: 2014, ISBN: 978-88-08-18642-3
Colombo L., La Licata I., Esercizi di Geologia Applicata, Editore: CUSL, Anno edizione: 2015
Francani V., Idrogeologia Ambientale, Editore: Casa Editrice Ambrosiana, Anno edizione: 2014, ISBN: 978-88-08-18647-8
Scesi L., Papini M., Gattinoni P., Longoni L., Geologia Tecnica, Editore: Casa Editrice Ambrosiana, Anno edizione: 2015, ISBN: 978-88-08-18646-1

L'insegnamento di Informatica nel corso di Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio si propone due obiettivi principali.
Il primo è quello di introdurre gli aspetti fondamentali dell'informatica quali algoritmi, programmi, struttura di massima dei calcolatori e dei sistemi informatici, tecniche di rappresentazione dei dati.
Il secondo si focalizza sulle nozioni basilari dulla programmazione dei calcolatori (linguaggio di programmazione, tecniche di astrazione, tipi di dati fondamentali e strutture di controllo, sottoprogrammi) approfondendone in egual misura gli aspetti concettuali e sperimentali e considerando il linguaggio di programmazione python.
All'interno del corso si vanno ad esplorare i concetti base di alcuni aspetti dell’informatica applicati all’ingegneria per l’ambiente e il territorio, in particolare sullo sviluppo di basi di dati e l’utilizzo del linguaggio di programmazione python in scenari e problemi legati all'ingegneria per l'ambiente e il territorio.

In termini di Conoscenza e comprensione, lo studente:

• Comprende i meccanismi di codifica dell’informazione all’interno di un calcolatore
• Conosce gli elementi basilari dell’architettura hardware e software di un calcolatore
• Conosce gli elementi basilari delle reti di calcolatori
• Comprende gli elementi sintattici e semantica di un linguaggio di programmazione
• Conosce i principali costrutti usati nei linguaggi di programmazione imperativi per la rappresentazione e manipolazione dati
• Conosce i fondamenti degli strumenti per alcune applicazioni caratteristiche del corso di studi che verranno affrontate in corsi successivi (Progettazione data base e query in linguaggio SQL, Fogli elettronici)
  Quanto alla Capacità di applicare conoscenza e comprensione lo studente e' in grado di:
• Progettare le strutture dati nella memoria del calcolatore allo scopo di rappresentare efficacemente i dati di uno specifico problema
• Progettare semplici algoritmi a partire dalla specifica di un problema, sapendo discutere e presentare gli aspetti tecnici della soluzione algoritmica proposta
• Selezionare schemi di computazione noti e applicarli per la soluzione di nuovi problemi
• Implementare algoritmi in linguaggio python
• Realizzare semplici basi di dati e relative interrogazioni in linguaggio SQL
• Utilizzare fogli elettronici per l’organizzazione e l’analisi di dati
  Circa l' Autonomia di giudizio, lo studente ha
• Capacita' di analizzare i risultati, affrontare eventuali problemi nelle soluzioni proposte che impediscono il raggiungimento degli obiettivi, valutare la qualita' delle soluzioni proposte e delle alternative.

Il programma dell'insegnamento è strutturato nei seguenti cinque argomenti:
1. Introduzione all'informatica: il concetto di informazione, il concetto di algoritmo.
2. Codifica dell'informazione.
3. Cenni alla struttura di un calcolatore e di un sistema informatico (hardware, software, sistema operativo, reti di calcolatori).
4. Aspetti dell’informatica applicati all’ingegneria dell’ambiente e del territorio
4.1 Linguaggio SQL per la programmazione di basi di dati: definizione di tabelle e query.
5. Rappresentazione dell'informazione
5.1 Informazione audio: tecniche di codifica e memorizzazione dell'informazione audio.
5.2 Informazione video: tecnichedi di codifica e reappresentazione di immagini e video.
5.3 Informazione tridimensionali: cenni su strutture per la codifica e momeorizzaizone di dati tridimensionali
6. La programmazione (con riferimento al linguaggio python):
6.1. Aspetti fondamentali della programmazione: il linguaggio di programmazione e le esigenze di astrazione, la sintassi dei linguaggi, struttura di un programma monomodulo, astrazione sui dati (concetto di tipo e tipi base del linguaggio, operatori e compatibilità, i costruttori di tipo array, struct, puntatori), astrazione sul controllo dell'esecuzione (strutture di controllo condizionali, di selezione, iterative).
6.2. Sottoprogrammi: programmazione in piccolo e in grande, sottoprogrammi come astrazione sul controllo a livello di unità, passaggio dei parametri, dati locali, regole di visibilità.
6.3. Strutture dati persistenti: i file (concetti, operazioni, organizzazione logica), interazione tra strutture dati in memoria centrale e su file.
6.4. Liste dinamiche
All'interno del corso è previsto un laboratorio focalizzato sulla programmazione python, volto ad analizzare con specifiche librerie del linguaggio python problemi specifici legati all’ingegneria per l’ambiente e il territorio

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
L’esame si svolge interamente in forma scritta ed è articolato in due fasi, svolte in sequenza il giorno dell’esame. Lo svolgimento avviene utilizzando il proprio calcolatore e l’applicativo di proctoring fornito dal Politecnico.
Fase 1: Scelta multipla
La prima fase consiste in domande chiuse a scelta multipla, finalizzate a verificare le conoscenze di base dello studente e a determinare l’accesso alla fase successiva dell’esame.
Le domande verteranno indicativamente per il 50% sugli argomenti teorici trattati durante il corso e per il 50% sulla parte di programmazione in Python.
Per accedere alla seconda fase dell’esame è necessario ottenere una valutazione sufficiente nella prima fase.
Fase 2: Domande aperte
La seconda fase consiste in domande aperte ed esercizi sugli argomenti svolti a lezione. Questa fase è divisa in due parti: una parte teorica e una parte di programmazione in Python.
Per considerare superato l’esame è necessario ottenere una valutazione sufficiente in entrambe le parti della seconda fase. L’esame non è considerato superato se la sufficienza è raggiunta in una sola delle due parti, oppure se risulta sufficiente solo la media complessiva tra le due.
1. Parte teorica
Ha l’obiettivo di verificare la conoscenza dei concetti fondamentali dell’informatica. Comprende:
Domande su argomenti teorici del corso (es. codifica dell'informazione, architettura del calcolatore, linguaggi di programmazione, rappresentazione dell'informazione)
Domande sull’uso di strumenti per la creazione e gestione di basi di dati, come SQL
2. Parte di programmazione in Python
Ha l’obiettivo di valutare le competenze pratiche nella progettazione e sviluppo di semplici algoritmi. Comprende:
Analisi dei requisiti di un problema assegnato
Progettazione della soluzione
Scrittura di codice funzionante e documentato in Python
Eventuale interpretazione o modifica di codice esistente
Ricerca degli errori all'interno del codice
Obiettivi formativi valutati
L’acquisizione dei concetti fondamentali dell’informatica
La capacità di analizzare e comprendere problemi
Le abilità di progettazione e problem solving
La chiarezza espositiva e la proprietà di linguaggio nel presentare soluzioni tecniche

D. Mandrioli, S. Ceri, L. Sbattella, P. Cremonesi, G. Cugola, Informatica: arte e mestiere, Editore: Mc Graw Hill Italia, Anno edizione: 2014, ISBN: 8838613060

L'insegnamento di Ecologia si propone di introdurre l'ingegnere ambientale e territoriale allo studio quantitativo delle relazioni che intercorrono tra gli organismi viventi e l'ambiente nel quale essi vivono. Dopo una prima parte volta all'inquadrare le basi dell'Ecologia (i fondamenti di geografia fisica e di biologia, le definizioni di ecosistema e la descrizione dei processi fondamentali che occorrono in essi e delle produttività dei loro comparti), l'insegnamento affronta con approcci di natura modellistica lo studio dei livelli di aggregazione più complessi in ambito biologico, ovvero quelli di popolazione, di comunità biologica, di bioma e biosfera. Alcuni dei grandi temi dell'Ecologia proposti coinvolgono l'accrescimento e la strutturazione delle popolazioni anche umane, le dinamiche consumatore-risorsa, la competizione interspecifica, la biodiversità e gli effetti ecologici riscaldamento globale. Tali temi vengono affrontati non solo per la loro rilevanza scientifica, ma soprattutto in considerazione della loro utilità per comprendere i meccanismi alla base di molti fenomeni prevalenti in ambito ambientale e territoriale e per una loro gestione ingegneristica non unicamente volta sull'uso delle risorse da parte dell'uomo. Stante la sua collocazione all'interno del manifesto degli studi in IAT, l'insegnamento ha anche la finalità di mostrare come gli stumenti acquisiti negli insegnamenti di base e teorici che lo precedono possano essere efficacemente messi a frutto nel discutere problemi di attualità e rilevanza nei problemi di ecologici, che giocano spesso un ruolo chiave per l'ambiente e il territorio. Sul piano più strettamente didattico, i problemi affrontati in questo insegnamento verranno spesso presentati con un linguaggio naturale e descrittivo, con il preciso intendimento di favorire nello studente la capacità di una loro lettura e interpretazione basata sugli strumenti che caratterizzano la cultura ingegneristica, ovvero l'analisi dei dati e la modellizzazione.
Uno dei crediti formativi dell'insegnamento è erogato in modalità innovativa. Esso consiste di una attività laboratoriale di tipo informatico svolta in gruppo che ha per tema la Demografia Umana su scala planetaria. Durante il laboratorio, erogato in co-docenza con il titolare dell'insegnamento di Modellistica e Simulazione, gli studenti partiranno dai dati relativi alla demografia sul Pianeta negli ultimi 70 anni per formulare, a gruppi di 4/5 studenti, un modello di proiezione demografica strutturato per età che riesca a ricostruire le osservazioni ( hindcast ) in uno degli ambiti territoriali individuati dalle Nazioni Unite. Tale modello verrà poi utilizzato per produrre scenari di sviluppo della popolazione umana al 2050 e al 2100 per la regione di studio. Unendo tutte le proiezioni proposte, l'insieme dei gruppi di studenti avanzerà una proiezione del numero di abitanti del pianeta a metà e fine secolo. La necessità di elaborare semplificazioni per adottare le sole metodologie note agli studenti per abbozzare una risoluzione del complesso problema loro proposto costituisce un elemento formativo importante per l'insegnamento.

Conosce gli elementi fondamentali che costituiscono gli ecosistemi e comprende lo schema principale dei flussi di energia e di materia al loro interno e in relazione all'ambiente circostante [Descrittore di Dublino 1, DdD 1];
È in grado di comprendere le diverse dinamiche temporali che caratterizzano l'accrescimento delle popolazioni, anche umane [DdD 1];
Comprende la struttura delle relazioni chiave tra le diverse componenti di un ecosistema, siano esse di consumo/predazione (tra produttori primari e secondari, per esempio) oppure di competizione (tra organismi allo stesso livello trofico) [DdD 1];
Conosce il valore della biodiversità, che riesce a misurare con semplici indicatori, e comprende i meccanismi di alterazione dei maggiori cicli biogeochimici che producono i grandi cambiamenti ambientali della nostra epoca [DdD 1];
Riesce ad applicare le conoscenze acquisite attraverso la formulazione e l'uso di opportuni strumenti modellistici che, per quanto semplici, catturano l'essenza delle relazioni ecologiche osservate nei dati [DdD 2];
Sa discutere, attraverso un'analisi semplice ma quantitativa dei modelli proposti, quali ripercussioni possano avere le principali alterazioni cui può essere sottoposto l'ecosistema in esame; nel discuterle esercita (rinforzandola) una propria autonomia di giudizio [DdD 3].

0. Introduzione. La Terra: un pianeta speciale. Che cosa è l’Ecologia? Problemi e metodi dell’Ecologia. Importanza pratica dell’Ecologia e problemi attuali
Parte A. Nozioni di base ed ecologia di una singola popolazione
Fondamenti di biologia e di geografia fisica. Che cosa è la vita. La struttura della cellula e il DNA. Cicli cellulari e riproduzione. La classificazione degli organismi.
L’ecosistema. Che cosa è un ecosistema. Struttura degli ecosistemi. Elementi di geografia fisica: la circolazione dell’atmosfera e degli oceani. Biomi.
Produzione e decomposizione negli ecosistemi. Produzione primaria, produzione secondaria e decomposizione.
Introduzione allo studio delle popolazioni. La stima dell’abbondanza delle popolazioni naturali. Metodi di misurazione e campionamento. Il metodo di cattura-marcatura-ricattura.
Popolazioni malthusiane. Demografia: concetti elementari. L'equazione di bilancio. Tasso finito di crescita. Il modello di crescita malthusiana nel caso continuo.
Popolazioni strutturate per età o per taglia. Curve di sopravvivenza e di fertilità. Il grafo di vita. Matrice di Leslie. Proprietà del modello di Leslie. Modelli a stadi di sviluppo: matrice di Lefkovitch.
Popolazioni con dipendenza da densità. Forme e modi della dipendenza da densità. Il modello logistico. Modelli a riproduzione concentrata con dipendenza da densità: il modello di Beverton-Holt. Comportamenti di un modello discreto: il diagramma di Moran. Dinamiche caotiche: il modello di Ricker.
Parte B. Interazioni tra specie negli ecosistemi, biodiversità e cenni di conservazione.
Reti alimentari e piramidi ecologiche. Flussi di energia e di materia negli ecosistemi. Catene e reti alimentari. Piramidi ecologiche e bilanci energetici
Consumatori e risorse, prede e predatori. Risorse limitanti nelle comunità acquatiche e terrestri. I modelli consumatori-risorsa. Risposta funzionale del consumatore. Il modello del chemostato con risposta funzionale.
La competizione interspecifica. Gli esperimenti di Gause. Il modello di competizione di Volterra. Il principio di esclusione competitiva e sua generalizzazione. Competizione interspecifica per interferenza. Competizione interspecifica per sfruttamento di uno spettro di risorse. La nicchia ecologica. Allargamento della nicchia e spostamento dei caratteri.
I flussi di materia negli ecosistemi e i cicli biogeochimici. Bilanci biogeochimici. Il ciclo del carbonio. L'effetto serra e il riscaldamento globale. La circolazione dei tossici negli ecosistemi.
La biodiversità. Quante specie ci sono sulla Terra? Misurare la biodiversità. Esempi di gradienti di diversità. Biogeografia delle isole. Il processo di perdita di biodiversità.
Oltre alle lezioni ed esercitazioni in aula, se possibile sul piano logistico, gli studenti dell’insegnamento parteciperanno ad attività organizzate in seno al laboratorio interdipartimentale EnvLAB.
Il corso tratta tematiche relative all'ambito Planet dell'Agenda di Sviluppo Sostenibile promosso dalle Nazioni Unite, con particolare riguardo agli obiettivi 14 (SDG14: Life below water) e 15 (SDG14: Life on land), oltre al 13 (SDG13: Climate action).
Organizzazione del corso, materiale e altri dettagli disponibili sul sito web del corso, raggiungibile dalla pagina http://www.ecologia.polimi.it (Corsi -> Ecologia - EcoIAT)

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Valutazione continua facoltativa (a scelta dello studente)
Il programma dell'insegnamento è suddiviso in due parti (Parte A e Parte B) ciascuna delle quali consta di lezioni, esercitazioni e laboratori.
A connessione tra le due parti dell'insegnamento è il credito erogato in modalità innovativa e che riguarda il Laboratorio di Demografia Umana, poiché utilizza strumenti forniti nella Parte A (dinamica di singole popolazioni strutturate per età) per discutere problematiche su scala globale, coerenti con le tematiche affrontate nella Parte B.
In termini di valutazione continua ( formative assessment ), la maggior parte delle lezioni dell'insegnamento cominciano con un breve quiz inerente argomenti trattati nella lezione precedente. Viene proposto un Kahoot e gli studenti che lo vogliono possono partecipare, con il triplice scopo di:
a) autovalutare il loro livello di apprendimento di alcuni degli argomenti trattati in precedenza
b) finire sul podio e, se vincitori, conquistare punti premio (si veda giù)
c) consentire al docente di comprendere se alcuni argomenti non sono stati trasmessi nella maniera più accessibile e correggere conseguentemente i passaggi non chiari e migliorare le modalità di spiegazione.
In termini di valutazione finale (summative assessment), tutte le prove di esame offerte dopo la chiusura dell'insegnamento sono di norma scritte e si svolgono senza libri o appunti. Il docente si riserva tuttavia di svolgere la prova integralmente in forma orale, oppure di verificare la preparazione di alcuni studenti, segnatamente di coloro che siano al limite della sufficienza o prossimi alla lode, tramite colloqui orali. In questo caso, gli studenti interessati saranno avvisati all'atto della comunicazione dei voti.
La prima prova in itinere è relativa alla Parte A, mentre la seconda prova in itinere è relativa alla Parte B e al Laboratorio di Demografia Umana.
Ciascuna delle due prove è svolta in forma scritta ed è composta di domande riguardanti la teoria presentata a lezione, problemi del tenore di quelli visti ad esercitazione oppure in laboratorio. La prova dura solitamente 2 ore e ha un voto massimo pari a 33.
Sono disponibili solo durante il corso eventuali altri 2 punti premio per persona assegnati per interventi particolarmente brillanti durante le lezioni a discrezione del docente titolare o dei docenti collaboratori del corso. Per ottenere tali punti è cruciale inviare una e-mail al docente entro due giorni dalla lezione in cui sono stati conseguiti indicando chiaramente il motivo per il quale il punto premio è stato assegnato (si veda la pagina web dell'insegnamento).
Per superare l'esame tramite le prove in itinere è necessario ottenere:
Almeno 8 nella prova relativa alla Parte A
Almeno 8 nella prova relativa alla Parte B + Laboratorio di Demografia Umana
Almeno 18 come punteggio complessivo, risultante dalla somma tra la media algebrica dei punti ottenuti durante le prove in itinere ed eventuali punti premio. Si precisa che i punti premio non possono concorrere al conseguimento della sufficienza, ma solo aggiunti come premio, appunto.
Chi non superasse le prove in itinere o non fosse soddisfatto dei voti ottenuti, deve ripetere una prova d'esame inerente tutto il programma del corso ad uno degli appelli d'esame successivi. Non è possibile recuperare solo una parte del corso.
In accordo alle regole di registrazione informatizzata dei voti predisposte dall'Ateneo, chi ha superato positivamente l'esame potrà rinunciare al voto solo seguendo le procedure automatizzate. In caso contrario, il voto ottenuto sarà verbalizzato.
Per partecipare a qualsiasi appello è obbligatorio iscriversi tramite i sistemi informatici preposti ed entro i termini stabiliti. Il docente non autorizza la partecipazione alla prova d'esame di studenti che non risultino formalmente iscritti all'esame.
È particolarmente importante che i contatti e-mail e telefonico forniti da ogni studente ai Servizi Generali sia valido e in uso: tutte le variazioni dell'ultim'ora relative alle prove d'esame e la comunicazione dei voti conseguiti verranno infatti comunicate esclusivamente tramite quel contatto.
Chi non abbia superato l'esame entro l'ultimo appello di febbraio risulterà respinto.

Marino Gatto e Renato Casagrandi, Dispense del corso di Ecologia, Editore: Distribuite in copisteria o disponibili online, Anno edizione: 2003 https://olmo.deib.polimi.it/ecologia/dispensa/
Renato Casagrandi, Giulio De Leo e Marino Gatto, 101 problemi di ecologia, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2002, ISBN: 9788838673245
Note: Esaurito nelle librerie, ma disponibile in biblioteca

Le equazioni e i sistemi differenziali costituiscono alcuni degli strumenti essenziali per la formulazione e lo studio di modelli matematici e delle relative applicazioni all’ingegneria. Scopo dell'insegnamento è fornire agli studenti le basi per operare con equazioni e sistemi differenziali ordinari lineari e non lineari, sia con metodi analitici, quando ciò sia possibile, sia dal punto di vista dello studio qualitativo. Completa gli obiettivi dell’insegnamento l’introduzione ad alcuni strumenti fondamentali dell’analisi matematica, quali gli sviluppi in serie di Taylor e le serie di Fourier, illustrandone le principali applicazioni, con particolare attenzione allo studio delle equazioni differenziali.

Dopo aver superato con successo le prove di valutazione di questo insegnamento, lo studente sarà in grado di padroneggiare gli elementi di base della teoria delle equazioni e dei sistemi differenziali ordinari e delle serie di Taylor e di Fourier.
Lo studente sarà inoltre in grado di applicare criticamente la teoria, risolvendo esercizi sugli argomenti trattati nel corso.
Con riferimento ai descrittori di Dublino pertinenti al corso:
DD1- Conoscenza e capacità di comprensione. Lo studente saprà esporre in modo chiaro e con linguaggio matematico rigoroso le definizioni ed i teoremi relativi al programma indicato dal docente.
DD2- Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Lo studente saprà risolvere analiticamente diversi tipi di equazioni differenziali del primo ordine, equazioni e sistemi lineari a coefficienti costanti di ordine due e tre, trovare soluzioni di problemi ai valori iniziali; impostare ed interpretare uno studio qualitativo di equazioni differenziali del primo ordine e di sistemi differenziali autonomi del secondo ordine; tracciare il grafico e calcolare i coefficienti di Fourier di semplici funzioni periodiche.
DD5- Capacità di Apprendimento. La natura della disciplina, la struttura del corso e dell'esame, stimolano e mettono alla prova le capacità di apprendimento dello studente, la modalità di Didattica Innovativa di tipo “flipped classroom”, adottato nello sviluppo di uno degli argomenti del corso, stimola lo studente ad imparare ad apprendere in autonomia.

1. Equazioni e sistemi in forma normale
Equazioni del primo ordine in forma normale: esistenza ed unicità locale e globale per un problema di Cauchy, regolarità e prolungamento, dipendenza continua. Campo di direzioni, studio qualitativo, metodo di Eulero. Equazioni a variabili separabili, omogenee, lineari, di Bernoulli, differenziali esatte, fattore integrante. Problema di Cauchy per un sistema od un'equazione di ordine n: enunciati dei rispettivi teoremi di esistenza ed unicità, regolarità e prolungamento.
2. Equazioni e sistemi lineari
Equazioni lineari a coefficienti costanti, principio di sovrapposizione, metodo di somiglianza per l'integrazione di equazioni lineari complete, risonanza (argomento svolto in Flipped Classroom sulla base di un MOOC prodotto dal Dipartimento di Matematica). Sistemi omogenei, matrice Wronskiana e matrice di transizione. Sistemi lineari non omogenei, metodo di variazione delle costanti arbitrarie. Sistemi lineari a coefficienti costanti, matrice esponenziale.
3. Serie di Taylor e di Fourier
Convergenza puntuale ed uniforme per successioni e serie, criterio di Weierstrass e convergenza totale, derivazione ed integrazione per serie. Richiamo alle serie di potenze, serie di Taylor. Funzioni periodiche, sviluppo in serie di Fourier, convergenza puntuale ed uniforme, cenno allo scarto quadratico medio. Applicazione ad equazioni lineari con termine forzante periodico. Cenno alla separazione di variabili per EDP.
4. Equazioni e sistemi autonomi
Punti di equilibrio, stabilità secondo Liapunov, spazio delle fasi, proprietà delle traiettorie, soluzioni periodiche. Classificazione degli equilibri per i sistemi lineari autonomi. Ritratto di fase per sistemi lineari bidimensionali. Isocline e campo delle direzioni, studio qualitativo delle traiettorie nello spazio delle fasi. Studio dei punti di equilibrio con la linearizzazione, passaggio in coordinate polari. Integrale primo, sistemi ad un grado di libertà.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
L’esame consta di una prova scritta, che valuterà la capacità dello studente di risolvere esercizi sugli argomenti trattati e la comprensione da parte dello studente degli aspetti teorici dell'insegnamento.
La prova scritta ha l'obiettivo di verificare se lo studente è in grado di applicare la conoscenza e la comprensione di quanto appreso nell’insegnamento, con particolare riguardo a

• soluzione analitica di equazioni differenziali del primo ordine, equazioni e sistemi lineari a coefficienti costanti di ordine due e tre (ricerca dell’integrale generale, soluzione di problemi ai valori iniziali);
• studio qualitativo di equazioni differenziali del primo ordine e di sistemi differenziali autonomi del secondo ordine;
• studio della convergenza per serie di funzioni e calcolo dei coefficienti di Fourier.

D. Lupo, C. Marchionna, abc-Equazioni e Sistemi differenziali ordinari
Note: Copre la prima metà del corso (disponibile solo per gli studenti regolarmente iscritti sul sito del corso in WeBeep)
M. Bramanti, C.D. Pagani, S.Salsa, Matematica Calcolo infinitesimale e algebra lineare (seconda edizione), Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2004, ISBN: 9788808075475
Note: Utile per il capitolo sulle serie di Fourier
A. Guerraggio, S. Salsa, Metodi matematici per l'economia e le scienze sociali, Editore: Giappichelli, ISBN: 88-348-5072-6
Note: Utile per il capitolo "Stabilità"
M. Bramanti, C. D. Pagani, S. Salsa, Analisi matematica 2, Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2009, ISBN: 9788808122810
Note: Copre praticamente tutto il corso
S. Salsa, A. Squellati, Modelli dinamici e controllo ottimo. Un'introduzione elementar, Editore: Egea, Anno edizione: 2006, ISBN: 882382074X
P. Blanchard, R.L. Devaney, G.R.Hall, Differential Equations, Editore: Brooks/Cole
Note: Interessante per spunti su applicazioni
M. Boella, Analisi Matematica 2 Esercizi, Editore: Pearson Education, Anno edizione: 2008, ISBN: 9788871924533
Note: Contiene esercizi utili sulle serie di Fourier
L. Rossi, F. Vegni, Equazioni Differenziali Ordinarie - Esercizi (parti prima e seconda)
Note: Ampia scelta di esercizi commentati e risolti (non contiene le serie di Fourier).
S. Salsa, A. Squellati,, Esercizi di analisi matematica 2 (parte terza "equazioni differenziali ordinarie"), Editore: Masson, Anno edizione: 1994, ISBN: 8821406776
Note: Completo, con esercizi di difficoltà non banale (ci sono varie edizioni)

L'insegnamento di Fisica II ha i seguenti obiettivi:

• Introdurre i concetti di base dell’Elettromagnetismo.
• Fornire le basi culturali indispensabili per interpretare molti fenomeni naturali e per affrontare insegnamenti successivi nell'ambito dell'Ingegneria dell'Ambiente e del Territorio.
• Introdurre inoltre all'uso di metodi di applicazione generale per la descrizione quantitativa di problemi di natura scientifica, anche al di fuori dell'elettromagnetismo. In particolare, verrà introdotto il formalismo degli operatori differenziali per descrivere le proprietà dei campi.

In seguito al superamento dell’esame (con riferimento ai descrittori di Dublino):

• Lo studente conosce i principi fisici alla base dei fenomeni menzionati e mostra di aver compreso a fondo le leggi sperimentali che li descrivono ed i limiti di tali descrizioni. [1]
• Lo studente comprende i legami che sussistono tra le grandezze fisiche che descrivono un fenomeno naturale e sa rappresentarli mediante formalismo matematico. [1]
• Lo studente conosce le principali grandezze fisiche impiegate per rappresentare i fenomeni elementari negli ambiti dell’Elettromagnetismo e dell’Ottica, la loro definizione e le rispettive unità di misura nel Sistema Internazionale. [1]
• Lo studente è in grado di comunicare in modo corretto e chiaro le conoscenze acquisite. [4]
  Lo studente è inoltre capace di applicare le conoscenze di base sopra descritte per:
• Determinare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli ambiti dell’Elettromagnetismo e dell’Ottica, ponendo attenzione al loro carattere scalare o vettoriale, alle dimensioni fisiche e alle relative unità di misura. [1,2]
• Identificare le leggi fisiche adeguate alla descrizione quantitativa di un fenomeno, ponendo attenzione ai limiti di validità del modello utilizzato. [1,2]
• Determinare l’evoluzione del fenomeno fisico su scala spaziale e/o temporale risolvendo le equazioni che lo governano ed analizzando criticamente i risultati ottenuti in relazione al loro significato fisico. [1, 2]
  [Descrittori di Dublino: 1-Conoscenza e capacità di comprensione; 2-Capacità di applicare conoscenza e comprensione; 3-Autonomia di giudizio; 4-Abilità comunicative; 5-Capacità di apprendimento.]

1. Campo elettrostatico
1.1. Legge di Coulomb e campo elettrostatico
1.2. Teorema di Gauss, applicazioni e conseguenze
1.3. Divergenza del campo elettrico
1.4. Rotore del campo elettrostatico e potenziale elettrostatico
1.5. Proprietà dei conduttori, induzione elettrostatica
1.6. Capacità di un conduttore e di un condensatore
1.7. Energia del campo elettrostatico
1.8. Fenomenologia dei materiali dielettrici
1.9. Vettori polarizzazione P e spostamento dielettrico D
2. Corrente elettrica nei conduttori
2.1. Intensità di corrente e correnti stazionarie
2.2. Resistenza e Legge di Ohm (locale e integrale)
2.3. Campo elettromotore e forza elettromotrice
2.4. Leggi di Kirchoff
3. Campo magnetostatico
3.1. Aspetti fenomenologici delle interazioni magnetiche
3.2. Il vettore campo magnetico B
3.3. Forze tra circuiti e campo magnetico
3.4. Forza di Lorentz e moto delle particelle cariche in un campo magnetico
3.5. Divergenza e rotore del campo magnetico
3.6. Spire e dipoli magnetici
3.7. Energia del campo magnetostatico
3.8. Fenomenologia dei materiali magnetici
4. Campi elettrici e magnetici lentamente variabili
4.1. Induzione elettromagnetica e legge di Faraday-Neumann-Lenz
4.2. Coefficienti di autoinduzione e di mutua induzione
4.3. Corrente di spostamento
4.4. Equazioni di Maxwell nel vuoto
4.5. Potenziali elettromagnetici, soluzione in assenza di sorgenti
5. Onde elettromagnetiche
5.1. Onde in assenza di sorgenti
5.2. Onde piane
5.3. Proprietà delle onde elettromagnetiche: intensità, polarizzazione
5.4. Vettore di Poynting e teorema di Poynting
5.5. Pressione di radiazione
6. Ottica
6.1. Riflessione e rifrazione, leggi di Snell
6.2. Assorbimento e diffusione

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)

• La verifica della preparazione avviene mediante appelli d’esame che si tengono con le modalità descritte nel seguito.
• La prova scritta è costituita da:
  domande di teoria a risposta chiusa, ognuna seguita da una breve (poche righe) giustificazione aperta della scelta della risposta
  esercizi (che possono avere formulazione letterale o numerica).
  La parte di teoria è selettiva per l’ammissione alla correzione della parte di esercizi e alla valutazione complessiva. Sia le domande di teoria che gli esercizi riguardano gli argomenti trattati a lezione ed esercitazione (vedi "Argomenti trattati"). La risposta alle domande teoriche richiede la conoscenza dei principi e delle leggi trattati e la capacità di applicarli a semplici esempi. Gli esercizi sono generalmente formulati in più punti, in modo da guidare la soluzione.
  La prova d’esame viene valutata in base ai seguenti criteri:
  Conoscenza dei principi, delle leggi e dei teoremi relativi agli argomenti di Elettromagnetismo ed Ottica trattati nell’Insegnamento e, in particolare, conoscenza dei loro limiti di validità e capacità di applicarli;
  Capacità di giustificare ogni risultato ottenuto in modo sintetico, ma chiaro;
  Dimostrazione di competenza nell’impiego del lessico specialistico e correttezza formale (ad esempio, la corretta indicazione della natura scalare o vettoriale di ogni grandezza utilizzata e della sua unità di misura).
• A discrezione del docente (per verificare la preparazione in caso non emerga in modo chiaro dal compito scritto) o su richiesta dello studente, la valutazione può essere completata da una prova orale facoltativa. L’eventuale prova orale inizia con la discussione della prova scritta e mira all’accertamento del grado di comprensione degli argomenti previsti dal programma completo dell’insegnamento. L’esito della prova orale facoltativa può essere sia migliorativo che peggiorativo rispetto all’esito della prova scritta e la valutazione finale è determinata complessivamente dai risultati della prova scritta e dell'orale.
  Maggiori dettagli sulle modalità di valutazione sono pubblicati sulla pagina WeBeep dell’Insegnamento.
  I risultati della valutazione degli appelli e degli eventuali orali sono pubblicati sul portale dei Servizi Online e sulla pagina dell’Insegnamento su WeBeep.

Mazzoldi-Nigro-Voci, Fisica, Vol. II, Editore: EdiSES, ISBN: 8879591525
Mencuccini-Silvestrini, Fisica II - Elettromagnetismo e Ottica, Editore: Casa Editrice Ambrosiana, ISBN: 9788808186614
Bobbio-Gatti, Elettromagnetismo - Ottica, Editore: Boringhieri
Sette-Bertolotti, Lezioni di fisica Vol. 2, Elettromagnetismo, Ottica, Editore: Eredi V.Veschi
Amaldi-Bizarri-Pizella, Fisica Generale, Editore: Zanichelli
Giancoli, Physics for Scientists & Engineers, Vol. 2, Editore: Pearson, ISBN: 978-0132273596
Note: Testo in Inglese. Textbook in English.
Zani-Taroni-Duò, Esercizi per Elettromagnetismo e Onde, Editore: EdiSES, ISBN: 978-88-3623-1768
Note: Eserciziario
Longhi-Nisoli-Osellame-Stagira, Fisica Generale: Problemi di Elettromagnetismo e Ottica, Editore: Esculapio
Note: Eserciziario

In molte applicazioni dell’Ingegneria Ambientale e Territoriale sono presenti fluidi in quiete e in movimento. L’insegnamento fornisce le conoscenze teoriche e le competenze applicative fondamentali dell’Idraulica, partendo da un’impostazione matematica basata sulla meccanica del continuo e sviluppandosi verso l’analisi di processi e applicazioni di interesse per il corso di studi.
L’approccio adottato è di tipo modellistico: vengono presentati problemi ingegneristici complessi e discusse le relative soluzioni attraverso la modellazione concettuale delle grandezze che governano i fenomeni. I modelli proposti consentono di affrontare problemi tecnici di progettazione e verifica di sistemi idraulici in regime stazionario. Vengono trattate tecniche di analisi dimensionale, con l’obiettivo di sviluppare negli studenti la capacità di interpretare e quantificare i fenomeni idraulici.
Il corso introduce le formulazioni differenziali e globali dei principi di conservazione della massa e della quantità di moto. A partire dal modello di fluido ideale, vengono sviluppati i modelli di moto in pressione in presenza di viscosità e turbolenza, discutendone le principali applicazioni ingegneristiche. Sono inoltre trattati gli aspetti fondamentali della modellazione delle correnti a pelo libero, con particolare riferimento ai canali e alle loro applicazioni nell’Ingegneria Ambientale e Territoriale.
Al termine dell’insegnamento, gli studenti avranno acquisito i fondamenti teorici dell’Idraulica e saranno in grado di applicarli per interpretare e analizzare quantitativamente i principali fenomeni idraulici e affrontare problemi di carattere progettuale.

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:
Conoscenza e comprensione
conosce i principi, le grandezze, e le teorie fondamentali dell’Idraulica e ha appreso le modalità di indagine e modellazione dei sistemi che coinvolgono fluidi fermi e in movimento
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
calcolare la spinta esercitata da un sistema di fluidi in quiete e in movimento su superfici solide
analizzare il funzionamento di un sistema idraulico in pressione e di un canale a superficie libera
Autonomia di giudizio e abilità di comunicazione
E' in grado di confrontare soluzioni alternative per la realizzazione di sistemi idraulici, giustificandone la validità sulla base della teoria

Il programma dell'insegnamento è strutturato nei seguenti dieci argomenti:
1. Definizione di fluido - I fluidi come sistemi continui - Grandezze della meccanica dei fluidi e unità di misura - Sforzi nei sistemi continui - Densità e peso specifico - Comprimibilità - Tensione di vapore – Tensione superficiale - Viscosità - Fluidi newtoniani e non newtoniani - Regimi di movimento.
2. Statica dei fluidi - Sforzi interni nei fluidi in quiete - Equazione indefinita della statica dei fluidi - Equazione globale dell'equilibrio statico - Statica dei fluidi pesanti incomprimibili - Misura delle pressioni - Fluidi di piccolo peso specifico - Spinte su superfici piane e curve.
3. Cinematica dei fluidi - Velocità e accelerazione - Elementi caratteristici del moto; traiettorie, linee di corrente e di fumo - Tipi di movimento - Equazione di continuità.
4. Equazioni fondamentali della dinamica dei fluidi - Equazione indefinita del movimento - Equazione globale dell'equilibrio dinamico - Cenni sulle equazioni di Navier per i fluidi viscosi - Equazione globale di equilibrio - Azione di trascinamento di una corrente.
5. Il teorema di Bernoulli - Distribuzione della pressione nel piano normale - Correnti lineari - Il teorema di Bernoulli; interpretazione geometrica ed energetica - Applicazioni: processi di Efflusso - Estensione ai fluidi reali - Potenza di una corrente in una sezione. Estensione alle correnti - Scambio di energia fra una corrente e una macchina.
6. Correnti in pressione - Generalità sul moto uniforme - Moto laminare - Caratteristiche generali del moto turbolento; grandezze turbolente e valori medi - Sforzi tangenziali viscosi e turbolenti - Ricerche sul moto uniforme turbolento - Analisi dimensionale - Moto nei tubi scabri – L’abaco di Moody - Formule pratiche - Perdite di carico localizzate - Convergenti e divergenti. - Dispositivi di strozzamento - Macchine idrauliche - Condizioni critiche per il funzionamento di impianti di sollevamento - Sistemi di misura della portata.
7. Correnti a superficie libera - Caratteri generali - Moto uniforme - Caratteristiche energetiche in una sezione - Stato critico - Alvei a debole e forte pendenza - Caratteri cinematici delle correnti - Profili di moto permanente; tracciamento dei profili in alvei cilindrici - Passaggio attraverso lo stato critico. Il risalto idraulico - Esempi applicativi.
7. Idraulica dei mezzi porosi - Mezzi porosi:definizione - Equazione di Darcy - processi di trasporto (cenni)
Alcuni argomenti sono anche propedeutici a problemi ingegneristici che verranno sviluppati in insegnamenti successivi.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale facoltativa (a scelta dello studente)
L'esame consiste in una prova scritta che comprende la risoluzione di due esercizi e due domande di carattere teorico a risposta aperta sugli argomenti trattati dall'insegnamento.
Gli esercizi riguarderanno applicazioni di idrostatica, analisi di sistemi di condotte in pressione e risoluzione qualitativa di problemi di flusso a superficie libera in canale prismatico.
I quesiti riguarderanno le basi teoriche dell'idraulica e la loro applicazione a problemi ingegneristici.
Ogni quesito/esercizio ha un valore massimo di 8 punti. L'esame scritto si ritiene superato se la somma dei punteggi è maggiore o uguale a 18 e tutti i punteggi conseguiti sui singoli quesiti/esercizi sono superiori a 4 punti su 8.
Gli studenti possono richiedere di svolgere un orale integrativo facoltativo, volto ad approfondire la loro capacità di esporre concetti teorici e di applicarli in un contesto di problem solving, effettuando collegamenti tra i vari argomenti del corso.

Mossa M., Petrillo A.F., Idraulica, Editore: CEA
Citrini, Noseda, Idraulica, Editore: CEA, ISBN: 8840807357
Alfonsi, Orsi, PROBLEMI DI IDRAULICA E MECCANICA DEI FLUIDI, Editore: CEA, ISBN: 8840807357
Camnasio, Lazzarin, Orsi, Meccanica dei Fluidi. Esercizi risolti, temi d'esame e richiami di teoria, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2017, ISBN: 9788874883600
Munson,Okiishi,Huebsch,Rothmayer, Fundamentals of Fluid Mechanics, Editore: John Wiley &Sons, Inc, ISBN: 978-1-118-11613-5

Il corso di Ingegneria Sanitaria Ambientale fornisce agli studenti le conoscenze e gli strumenti quantitativi necessari per la comprensione e l’analisi dei principali fenomeni di inquinamento ambientale e delle tecnologie di prevenzione, controllo e risanamento nei comparti aria, acqua, suolo e rifiuti. Il corso introduce inoltre i principi fisici, chimici e biologici che governano i processi ambientali, l’utilizzo di bilanci di massa, modelli semplificati e indicatori di qualità ambientale, costituendo una base propedeutica agli insegnamenti specialistici successivi in ambito ambientale.
Il percorso di apprendimento offerto dal corso si compone di lezioni frontali, integrate con esempi numerici svolti alla lavagna, ed esercitazioni, finalizzate all’applicazione dei concetti teorici e all’analisi di problemi ingegneristici di interesse ambientale.
Al termine del corso, lo studente sarà in grado di: 1) conoscere e comprendere i principali fenomeni di inquinamento ambientale e le loro origini antropogeniche; 2) conoscere e confrontare le principali tecnologie di trattamento per emissioni gassose, risorse idriche, acque di scarico, suolo e rifiuti; 3) applicare i principi di base dell’ingegneria ambientale all’analisi dei processi di inquinamento e trattamento, valutando l'efficienza delle principali tecnologie.

DD1 - Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine del corso lo studente conosce:
i principi fisici, chimici e biologici che regolano i processi ambientali;
i principali fenomeni di inquinamento ambientale nei comparti aria, acqua, suolo e rifiuti;
le tipologie di inquinanti, le sorgenti antropogeniche e i meccanismi di trasporto, trasformazione e rimozione;
i criteri e gli strumenti per l’analisi dei sistemi ambientali, inclusi bilanci di massa, modelli semplificati e indicatori di qualità ambientale;
il funzionamento di base delle principali tecnologie di prevenzione, controllo e trattamento.
DD2 - Applicazione pratica di conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente è in grado di:
applicare bilanci di massa e relazioni cinetiche semplificate per l’analisi quantitativa di processi ambientali e di trattamento;
valutare lo stato di qualità ambientale di aria, acque, suoli e flussi di rifiuti mediante indicatori appropriati;
analizzare, con strumenti di calcolo di base, l’efficienza delle principali tecnologie di trattamento e risanamento;
DD4 - Abilità comunicative
Lo studente è in grado di:
esporre in modo logico i passaggi dell’analisi svolta e i risultati ottenuti;
comunicare in modo chiaro e rigoroso problematiche ambientali e soluzioni tecniche, utilizzando correttamente la terminologia dell’ingegneria ambientale.

1) Sostenibilità ambientale e inquinamento
Concetti di sostenibilità ambientale e di inquinamento o alterazione ambientale. Criteri e standard di qualità ambientale. Principi generali di prevenzione e controllo dell’inquinamento.
2) Principi di base per l’analisi dei sistemi ambientali

• Analisi dimensionale, e unità di misura per concentrazioni in campo ambientale, precisione e cifre significative.
• Principali processi chimici e chimico-fisici rilevanti nei sistemi ambientali: richiami di termodinamica chimica e definizione di equilibrio chimico; stechiometria, attività chimica e forza ionica, equilibri di dissociazione acido/base, dissociazione dell’acqua, alcalinità e sistema dell’acido carbonico; reazioni redox; reazioni di dissoluzione e precipitazione di solidi; cenni alle reazioni complessazione e di ion-pairing; dissoluzione dei gas (legge di Henry); passaggio di fase liquido-gas (volatilizzazione), leggi di Dalton e Raoult; adsorbimento; cenni allo scambio ionico; trasferimento di massa e modello del doppio film (strippaggio/aerazione); cenni ai principi di separazione.
• Cinetica chimica (ordine zero, primo e secondo) e influenza della temperatura, della forza ionica e del pH.
• Conservazione della materia: bilanci di massa; tipologie di reattori (batch e a flusso continuo); definizione di efficienza e di tempo di ritenzione idraulica.
• Principi di biochimica e processi biologici: i mattoni della vita (carboidrati, proteine, lipidi, acidi nucleici; DNA e RNA); distinzione tra cellula procariote ed eucariote; classificazione dei microrganismi (virus, batteri, archea, funghi, protisti, alghe) e metabolismo; classificazione dei microrganismi in base alla fonte di energia e di carbonio; cinetica di crescita batterica e di consumo del substrato (modello di Michaelis-Menten).
  3) Inquinamento atmosferico
  Struttura e caratteristiche dell’atmosfera. Classificazione degli inquinanti atmosferici ed effetti sulla salute umana e sull’ambiente. Scale del problema. Fonti di emissione e caratteristiche dei fenomeni di inquinamento a scala locale (smog fotochimico), regionale (piogge acide) e globale (buco dell’ozono ed effetto serra). Emissioni atmosferiche da attività di combustione e calcolo delle emissioni di CO₂ equivalenti. Trasporto e diffusione degli inquinanti in atmosfera da sorgenti puntuali. Principi generali delle tecnologie di abbattimento e controllo per fonti di emissione fisse e mobili.
  4) Inquinamento delle acque
  Ciclo idrologico e caratterizzazione delle acque naturali. Fonti di approvvigionamento idrico superficiali e sotterranee. Parametri fisici, chimici e biologici per la caratterizzazione delle acque destinate al consumo umano e delle acque reflue. Fenomeni di inquinamento dei corpi idrici superficiali: eutrofizzazione dei laghi e modelli di qualità fluviale (modello di Streeter-Phelps e curva a sacco). Principi generali delle tecnologie di trattamento delle acque di approvvigionamento, di depurazione delle acque reflue e di trattamento dei fanghi.
  5) Bonifica dei suoli e del sottosuolo
  Proprietà e caratteristiche del suolo. Contaminanti di interesse e loro distribuzione tra le fasi. Meccanismi di trasporto degli inquinanti nei terreni. Principi generali alla base delle tecnologie di risanamento e cenni alle diverse tecnologie di bonifica in situ ed ex situ.
  6) Rifiuti solidi
  Definizione, produzione e classificazione dei rifiuti. Analisi merceologica e chimico-fisica dei rifiuti. Principi di gestione integrata dei rifiuti urbani: cenni alle tecnologie di trattamento, recupero dei materiali e smaltimento.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale facoltativa (a scelta dello studente)
L’esame consiste in una prova scritta obbligatoria e in un colloquio orale facoltativo, entrambi finalizzati ad accertare:
la conoscenza dei concetti teorici e dei principi di base dell’ingegneria sanitaria ambientale (DD1);
la capacità di applicare strumenti di analisi quantitativa, quali bilanci di massa ed energia e modelli semplificati, a problemi elementari di inquinamento e trattamento ambientale (DD2);
l’uso corretto della terminologia tecnica e la chiarezza e completezza espositiva (DD4).
La prova scritta, della durata di 2/2.5 ore, comprende:
la risoluzione di 2-3 esercizi di calcolo relativi ai principi di base per la valutazione dei fenomeni di inquinamento, allo stato di qualità ambientale e alle prestazioni di base delle tecnologie di controllo;
la risposta a 1-2 domande aperte di teoria sugli aspetti generali sviluppati durante le lezioni frontali.
Il risultato della prova scritta, se positivo (≥18/30), può essere integrato da un colloquio orale, finalizzato ad approfondire la preparazione teorica e applicativa dello studente attraverso la discussione di argomenti del programma. Il voto finale è formulato come valutazione complessiva della prova scritta e, se sostenuto, del colloquio orale.
Per entrambe le prove verrà valutata la correttezza dei contenuti, la capacità di analisi e ragionamento, nonché la chiarezza espositiva e l’uso appropriato della terminologia tecnica. Ulteriori dettagli in merito alle modalità di valutazione sono disponibili su Webeep

Materiale didattico di supporto (appunti, esercitazioni) https://webeep.polimi.it
Note: Portale WeBeep di Ateneo
Masters G., Ela W., Introduction to environmental engineering and science, Editore: Pearson Int., Anno edizione: 2008, ISBN: 978-013-233934-6
Collivignarelli C., Bertanza G., Ingegneria Sanitaria-Ambientale, Editore: Città Studi Ed., Anno edizione: 2012

Scopo del corso è mettere gli studenti in grado di formulare in termini matematici (e quindi ripetibili, comunicabili, modificabili) problematiche dell'ambiente e del territorio che richiedano interventi da parte di un ingegnere.
I modelli che gli studenti devono imparare a utilizzare sono di due grandi tipologie:

• descrittivi: in cui l'intervento è spesso rappresentato da uno o più parametri e il modello è descritto da equazioni algebriche ricorsive o differenziali.
• decisionali: in cui l'intervento è rappresentato da un insieme di variabili che compaiono esplicitamente nel modello e sono ottimizzate da una procedura di calcolo automatica, in base ad uno o più obiettivi.

L'insegnamento intende sviluppare negli studenti:

• conoscenze e capacità di comprensione che consentono di elaborare e/o applicare modelli descrittivi e decisionali con idee originali nel contesto dei problemi ambientali e territoriali (Descrittore di Dublino #1: Conoscenza e capacità di comprensione -knowledge and understanding);
• la capacità di applicare le loro conoscenze nel risolvere problemi anche diversi da quelli presentati nel corso, specialmente tenendo conto del contesto generale, al di là dei limiti del proprio settore di studio (Descrittore di Dublino #2: Conoscenza e capacità di comprensione applicate - applying knowledge and understanding);
• la capacità di integrare ed estendere le conoscenze acquisite e gestire la complessità dei reali problemi ambientali e territoriali, nonché di formulare giudizi sulla base di informazioni limitate o incerte, come sono tipicamente quelle ambientali, includendo una riflessione sulle responsabilità sociali ed etiche che qualunque intervento in campo ambientale comporta (Descrittore di Dublino #3: Autonomia di giudizio - making judgements).

1. Introduzione al corso e sviluppo di sistemi di supporto alle decisioni: Si mostrano alcuni esempi di problemi reali che sono poi approfonditi nei vari capitoli del corso, applicandoli a contesti diversi.
2. Modelli dinamici (continui e discreti nel tempo) per simulare e prevedere grandezze ambientali: Si riprendono brevemente le definizioni di equilibrio e stabilità di questi sistemi. Si analizzano i più comuni algoritmi per la simulazione e come si procede per adattare i modelli ai dati effettivamente misurati (taratura).
3. Sistemi dinamici lineari: Si valuta il loro comportamento in risposta a ingressi approssimabili con un impulso e ad ingressi periodici, nonché la possibilità di descriverli nella forma ARMA. Si illustrano poi altre proprietà strutturali dei modelli lineari (raggiungibilità) per capire come possano essere progettati dei sistemi di gestione.
4. Sistemi dinamici non lineari: Si studiano i possibili comportamenti di sistemi non lineari in presenza di variazioni parametriche, accennando alla teoria delle catastrofi. Si mostrano, via simulazione, esempi di comportamenti caotici e di strani attrattori.
5. Modelli decisionali: Sono descritti i principali tipi di modelli decisionali, con particolare attenzione alla loro struttura in termini di variabili di decisione, obiettivi e vincoli. Si esemplificano algoritmi di soluzione di tipo generale e strutture specifiche del problema (ambiente incerto, molti obiettivi, molti decisori).
6. Programmazione lineare: Si mostra come formulare problemi di programmazione lineare, quali siano le loro caratteristiche (variabili di slack, prezzi ombra) e come possono essere risolti col metodo del simplesso.
7. Problemi su rete: Vengono introdotti alcuni algoritmi utili per la soluzione di problemi di ottimizzazione su reti (idriche, di traffico,…). In particolare, si mostra come risolvere problemi di cammino minimo, PERT, albero minimo, massimo flusso e di assegnamento.
8. Modelli di gestione: Si mostra come i problemi di gestione di sistemi ambientali possano essere formulati come problemi di ottimizzazione del comportamento di un sistema dinamico. Si illustra una metodologia di soluzione basata sull'introduzione di una formula analitica per la politica di gestione e su simulazioni ripetute per l'ottimizzazione dei relativi parametri.
Esercitazioni e laboratorio informatico
Le esercitazioni prevedono lo studio e la soluzione di semplici esempi numerici, mentre nel laboratorio informatico viene mostrato come ottenere la soluzione di casi realistici, implementando gli algoritmi illustrati nel corso tramite un normale foglio di calcolo.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Altro
Il corso prevede due prove scritte in itinere, costituite dalla risoluzione di esercizi numerici, che richiedono la formulazione e la soluzione di modelli, e dalla risposta a brevi domande aperte e chiuse. Il voto finale è la media di quelli ottenuti nelle due prove.
Per il corso da 8 CFU è richiesta anche l'impostazione di un problema su un foglio di calcolo.
L'esame può essere superato nei normali appelli con prove dello stesso tipo, anche svolgendo le due parti in tempi diversi e può essere ripetuto per migliorare il voto. Solo la valutazione dell'ultima prova è utilizzata per la media finale.
Una parte del corso, pari a 1 CFU, sarà svolta attraverso un laboratorio interdisciplinare, con il corso di Ecologia, in cui gli studenti, lavorando in gruppi, dovranno analizzare i dati reali della popolazione mondiale e formulare mediante un modello della dinamica della popolazione delle previsioni per gli anni 2050 e 2100. Il lavoro prevede la consegna di un semplice elaborato (3 slide e il foglio Excel dei calcoli) e un punteggio massimo di 2 punti.

Dispense del corso home.deib.polimi.it/guariso
Note: Sono disponibili sullo stesso sito anche i video delle lezioni, esercizi risolti, studi di caso, programmi di calcolo e temi d'esame.
G. Guariso, E. Weber, Modellistica e simulazione. Esercizi svolti e laboratorio in Excel., Editore: Soc. Editrice Esculapio, Bologna, Anno edizione: 2015, ISBN: 978-88-7488-941-9 http://www.editrice-esculapio.com/guariso-weber-modellistica-e-simulazione
D. G. Luenberger, Introduction to Dynamical Systems, Editore: John Wiley, Anno edizione: 1979, ISBN: 0-471-02594-1
Note: Disponibile in biblioteca
Astrom, Murray, Feedback Systems, Editore: Princeton Univ. Press, Anno edizione: 2008, ISBN: 978-0-691-13576-2 home.deib.polimi.it/guariso
Note: Testo disponibile gratuitamente in rete che copre bene una parte del corso, pur mancando di esempi tipicamente ambientali.

L'obiettivo del corso è fornire le conoscenze di base della meccanica strutturale con riferimento a sistemi di travi e solidi tridimensioni; in particolare verranno definiti ed illustrati i concetti di sforzo e deformazione ed i metodi che ne consentono il calcolo e la verifica.

A seguito del superamento dell’esame lo studente:
conoscerà la cinematica e la statica dei sistemi piani di travi ed i metodi per il calcolo delle azioni interne. (Descrittore di Dublino 1: conoscenza e comprensione)
conoscerà i concetti di sforzo e deformazione e la teoria lineare dell'elasticità, per travi e solidi tridimensionali) e sarà in grado di discutere gli argomenti in modo chiaro e con linguaggio appropriato. (DdD 1: conoscenza e comprensione, DdD 4: abilità comunicative)
sarà in grado di applicare gli strumenti della meccanica strutturale per il calcolo delle azioni interne, degli sforzi, delle deformazioni e degli spostamenti in sistemi di travi. (DdD 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione)
sarà in grado di giudicare della sicurezza strutturale di sistemi semplici (DdD 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione)
sarà inoltre in grado di affrontare successivi approfondimenti (ad es. in altri insegnamenti o corsi) nel campo della meccanica dei solidi e delle strutture. (DdD 5 capacità di apprendimento)

1. Cinematica e statica di sistemi piani di travi: Gradi di libertà; vincoli; labilità. Calcolo delle reazioni vincolari in strutture isostatiche. Calcolo delle azioni interne in strutture isostatiche. Strutture reticolari.
2. Meccanica dei solidi: Statica dei continui deformabili. Tensore degli sforzi di Cauchy. Relazione di Cauchy. Sforzi e direzioni principali. Stato di sforzo piano. Rappresentazione di Mohr. Equazioni indefinite di equilibrio. Cinematica dei continui deformabili. Tensore delle piccole deformazioni. Equazioni di congruenza. Legame costitutivo elastico lineare. Materiali isotropi. Costanti elastiche. Problema elastico lineare. Equazioni governanti. Principio di sovrapposizione degli effetti. Soluzione di problemi particolari.
3. Calcolo delle sollecitazioni in travi rettilinee (Problema di Saint-Venant): Trazione e compressione semplice. Flessione retta e deviata. Tenso-presso flessione. Torsione: soluzione per sezioni compatte e profili sottili aperti e chiusi. Taglio: trattazione approssimata.
4. Analisi dei sistemi di travi deformabili: Il principio dei lavori virtuali per il calcolo di iperstatiche e per il calcolo degli spostamenti, anche in presenza di fenomeni deformativi anelastici.
5. Verifiche di resistenza: Criteri di ammissibilità delle tensioni per materiali fragili e duttili.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
La verifica dell’apprendimento si basa su una prova scritta costituita da alcuni problemi da risolvere e da una prova orale obbligatoria nella quale vengono discussi gli argomenti del programma.
Per il superimento della prova scritta sono richiesti: lo svolgimento di tutti gli esercizi proposti; il rispetto completo, quantitativo, dell'equilibrio; l'impostazione corretta, almeno qualitativamente, di tutte le parti. Alla prova scritta non viene assegnato un voto, il suo superamento determina l'ammissione (o non ammissione) alla prova orale. Il voto viene assegnato al termine della prova orale.
Ulteriori dettagli ed esempi di prove d'esame saranno disponibili su WeBeep.

Claudia Comi, Leone Corradi Dell'Acqua, Introduzione alla meccanica strutturale, Editore: Mc Graw-Hill, Anno edizione: 2007, ISBN: 9788838663796 http://www.catalogo.mcgraw-hill.it/catLibro.asp?item_id=2127

Il Modulo B introduce gli studenti all’utilizzo delle osservazioni per la stima dei parametri dei modelli e per la verifica della compatibilità tra osservazioni e modelli.
A partire dallo studio dei vettori casuali e delle variabili campionarie, il modulo introduce gli stimatori e le loro proprietà, il criterio dei minimi quadrati e i test statistici sui parametri e sul modello.
Il modulo si compone di lezioni che introducono ed esemplificano gli strumenti statistici e probabilistici, di esercitazioni numeriche finalizzate ad applicare gli strumenti teorici e a riflettere sulle loro proprietà, e di attività di laboratorio nelle quali gli studenti utilizzano MATLAB per stimare modelli a partire da osservazioni ambientali e verificarne la compatibilità con i dati.
Sebbene le attività di laboratorio permettano agli studenti di applicare le conoscenze acquisite a dati reali, l’obiettivo principale del modulo è costruire le basi concettuali necessarie per comprendere il significato, le ipotesi e i limiti degli stimatori e dei test statistici utilizzati.

Al termine del modulo lo studente sarà in grado di:
Conoscenza e comprensione: comprendere il significato di vettore casuale e variabile campionaria; conoscere le principali proprietà degli stimatori, con particolare riferimento a correttezza, consistenza e incertezza associata alle stime; comprendere il criterio dei minimi quadrati e le ipotesi su cui si basa; comprendere la costruzione dei test statistici sui parametri e sul modello, il significato dell’ipotesi nulla, del livello di significatività e del criterio di decisione.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: determinare media e matrice di covarianza di vettori casuali e applicare le formule di propagazione nei casi trattati; calcolare e analizzare stimatori della media e della varianza campionaria; applicare il criterio dei minimi quadrati alla stima dei parametri di modelli lineari per le osservazioni e valutarne l’incertezza; impostare e svolgere test sulla media e la varianza di campioni normali, sui singoli parametri e sul modello dei minimi quadrati; utilizzare MATLAB, seguendo procedure guidate, per stimare modelli da osservazioni ambientali e interpretare gli esiti dei test di significatività.

Vettori casuali e propagazione della covarianza: vettori casuali come modelli per l’osservazione congiunta di più variabili o per la ripetizione di una stessa osservazione; distribuzioni marginali; vettore media e matrice di covarianza; trasformazioni lineari e non lineari; linearizzazione e formule di propagazione della media e della covarianza.
Campionamento e stimatori: campionamento bernoulliano e variabili campionarie; stimatori della media e della varianza campionaria; correttezza e consistenza degli stimatori; distribuzione della media e della varianza campionaria nel caso normale; test sulla media di un campione normale.
Criterio dei minimi quadrati: modellazione delle osservazioni come somma di una componente deterministica, dipendente linearmente da parametri incogniti, e di una componente casuale; formulazione del criterio e minimizzazione della funzione obiettivo; stima del vettore dei parametri, della media delle osservazioni e degli scarti; stima del fattore di proporzionalità della matrice di covarianza; correttezza e matrici di covarianza degli stimatori.
Test sui parametri e sul modello: distribuzione degli stimatori nell’ipotesi di errori normali; test sui singoli parametri; test sul fattore di proporzionalità della matrice di covarianza; test di correttezza del modello; ipotesi nulla, statistica di test, livello di significatività e intervallo di accettazione.
Laboratori MATLAB: applicazione del criterio dei minimi quadrati alla stima di modelli di interpolazione di serie temporali, considerando errori indipendenti con uguale varianza oppure con varianze differenti; test di significatività dei parametri stimati e test di correttezza del modello.

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
L’esame è unico per i due moduli e comprende una prova scritta e una prova orale.
La prova scritta consiste, di norma, in esercizi numerici analoghi a quelli affrontati durante le esercitazioni, accompagnati da domande aperte volte a verificare la comprensione dei concetti teorici, delle ipotesi adottate e del significato dei procedimenti utilizzati.
La prova scritta può essere sostenuta in un’unica soluzione negli appelli ordinari oppure, facoltativamente, mediante due prove in itinere: la prima, svolta a metà semestre, riguarda gli argomenti del Modulo A; la seconda, svolta al termine del semestre, riguarda gli argomenti del Modulo B. L’accesso alla seconda prova in itinere è consentito agli studenti che abbiano conseguito nella prima una votazione pari o superiore a 16/30. In caso contrario, lo studente sostiene la prova scritta completa in uno degli appelli ordinari.
L’accesso alla prova orale è consentito agli studenti che abbiano conseguito nella prova scritta una votazione pari o superiore a 16/30.
Per le attività di laboratorio gli studenti predispongono, in gruppo, elaborati relativi all’analisi di osservazioni ambientali mediante MATLAB. Gli elaborati non ricevono una valutazione numerica autonoma, ma costituiscono il punto di partenza della discussione individuale durante la prova orale.
La prova orale comprende la discussione degli elaborati di laboratorio e domande teoriche sugli argomenti dell’insegnamento. Essa è volta a verificare, a livello individuale, la comprensione dei metodi statistici e probabilistici, la capacità di motivare i procedimenti utilizzati e di interpretare i risultati ottenuti.
Il voto finale è determinato dalla media tra il voto della prova scritta e quello della prova orale (pari o superiore a 16/30). L’esame è superato se il voto finale è pari o superiore a 18/30.

Fernando Sansò, Quaderni di trattamento statistico dei dati. La teoria della stima, Editore: CittàStudi, Anno edizione: 1996, ISBN: 8825171544 https://www.geolab.polimi.it/text-books/
Fernando Sansò, Quaderrni di trattamento statistico dei dati: La verifica d'ipotesi, Editore: Città Studi, Anno edizione: 1996, ISBN: 8825171668 https://www.geolab.polimi.it/text-books/
Marco Bramanti, Calcolo delle probabilità e statistica, Editore: Progetto Leonardo, Ed. Esculapio, Bologna, Anno edizione: 1997
A. Papoulis and S.U. Pillai, Probability, random variables and stochastic processes, Editore: Mc Graw Hill
A. Albertella, M.A. Brovelli, F. Migliaccio, G. Sona, Esercizi di trattamento statistico dei dati: Stima, Inferenza statistica, Catene di Markov, Processi stocastici, Editore: Città Studi https://www.geolab.polimi.it/text-books/

Nell'ambito del Corso di Studi in Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio, l'insegnamento di Idrologia si prefigge tre obiettivi principali
1) Illustrare i fondamenti dell'Idrologia fisica: il concetto di ciclo idrologico, i diversi flussi che lo compongono e l'equazione di bilancio
2) Mostrare l'importanza delle scale spaziali e temporali nello studio e nella formalizzazione analitica dell'equazione di bilancio
3) Fornire gli strumenti matematico-statistici per la modellazione dei flussi idrologici di maggiore interesse ai fini della progettazione per l'ingegneria ambientale (precipitazione, ruscellamento superficiale, portata fluviale)

DdD1: Conoscenza e capacità di comprensione
A seguito del superamento dell’esame, lo studente conosce:

• i processi fisici che generano la formazione delle precipitazioni
• le caratteristiche dei campi di precipitazione
• i processi fisici che concorrono alla formazione del deflusso superficiale
• i processi fisici alla base del ciclo idrologico
• le proprieta statistiche della precipitazione
  DdD2: Capacità di applicare conoscenza e comprensione
  Attraverso le esercitazioni (laboratorio informatico), ed a seguito del superamento dell’esame, lo studente acquisisce la capacità di applicare le tecniche per:
• individuare e caratterizzare un bacino idrolografico con un Sistema Informativo Geografico
• stimare i parametri della linea segnalatrice di possiblità pluviometrica a partire dalle misure di precipitazione
• stimare i flussi ed applicare l'equazione del bilancio idrologico
• valutare la portata di progetto per un assegnato tempo di ritorno
  DdD3: Autonomia di giudizio
  A seguito del superamento dell’esame lo studente è in grado di:
• individuare la tecnica più appropriata per la caratterizzazione delle proprietà statistiche della precipitazione
• individuare la metodologia migliore per la stima dell'evapotraspirazione
• assegnare i valori dei parametri per il calcolo della portata di progetto
  DdD4: Capacità di apprendimento
  Attraverso le esercitazioni (laboratorio informatico), lo studente acquisisce la capacità di usare in maniera autonoma strumenti informatici quali QGIS / SAGA-GIS e R. Anche attraverso le lezioni, lo studente acquisisce la capacità di apprendere in maniera autonoma argomenti legati alle tematiche generali affrontate durante il corso. Gli argomenti e le tecniche apprese sono propedeutici ad altri insegnamenti del settore disciplinare come ad esempio Protezione idraulica del Territorio, Reti di Monitoraggio Idrometeorologico, River Engineering and Basin reclamation (Sistemazione dei Bacini Idrografici), Water Energy Agriculture (Impianti Speciali Idraulici).

Il programma dell'insegnamento è strutturato in due parti, ciascuna composta da diversi capitoli
Parte I (Idrologia fisica)

• Ciclo idrologico
• Bilancio energetico della Terra
• Cenni di meteorologia
• Circolazione atmosferica e processi di trasporto
• Precipitazioni
• Il bacino idrografico e descrittori geomorfologici
• Evaporazione e Traspirazione
• Fusione nivale
• Infiltrazione
• Ricarica degli acquiferi e interazione con reticolo superficiale
• Ruscellamento superficiale e formazione delle piene fluviali.
  Parte II (Idrologia statistica):
• Variabili aleatorie,
• distribuzioni di probabilità univariate,
• test d'ipotesi,
• teoria degli estremi,
• LSPP,
• portata di progetto.

Altro
L’esame consiste in due prove orali distinte. Nella prima prova lo studente risponde a domande generali sugli argomenti trattati durante il corso e risolve brevi esercizi numerici. Nella seconda prova lo studente spiega la soluzione dei problemi assegnati durante le esercitazioni (laboratori informatici) svolti durante il corso e la teoria alla loro base. Prerequisito per l’accesso alla seconda prova è la consegna della relazione sul lavoro svolto durante le esercitazioni (laboratorio informatico), da effettuarsi entro una settimana prima della data dell'esame.
La prima prova orale può essere sostituita da due prove in itinere svolte durante il corso.
Per le prove in itinere, svolte durante il corso: se il voto ottenuto in una prova è >15, esso concorre alla valutazione finale della prima prova, determinata come media aritmetica dei risultati parziali. Il voto massimo ottenibile con le prove in itinere è 28. Il voto acquisito con le prove in itinere rimane sempre valido. Lo studente può terminare l’esame accedendo alla seconda prova, in uno qualsiasi degli appelli disponibili. La valutazione della seconda prova, fino ad un massimo di 3 punti, viene sommata al voto conseguito nella prima prova e porta quindi alla valutazione finale dell'esame. Se la valutazione finale dell'esame risulta > 30 si intende 30 con lode.
Contenuti e criteri di valutazione della prima prova:

• domande di carattere teorico a risposta aperta sugli argomenti del corso (DdD1); viene valutata la capacità di argomentare sinteticamente gli argomenti richiesti.
• risoluzione di esercizi numerici sugli argomenti del corso (DdD1, DdD2); viene valutata la capacità di impostazione e soluzione degli esercizi.
  La seconda prova richiede di illustrare e commentare criticamente i metodi e gli strumenti forniti durante le esercitazioni e spiegare come sono stati ottenuti i risultati (laboratorio informatico) (DdD3).

Il credito di Prova Finale (IAT-ICAR/07), in parallelo all’insegnamento di Geotecnica, ha lo scopo di verificare a livello progettuale la capacità di applicare autonomamente le conoscenze per la soluzione di problemi geotecnici elementari (interazione del terreno con l’acqua in regime di quiete o di filtrazione, scavi e strutture di sostegno, capacità portante e cedimenti delle opere di fondazione).

La partecipazione alle attività porta lo studente a impostare e risolvere in modo autonomo un problema geotecnico completo (DdD-2, DdD-3, DdD-5), presentato alla fine attraverso una breve relazione scritta (DdD-4). In particolare, lo studente saprà:
creare un modello geotecnico semplice, riconoscendo le condizioni naturali al contorno e le sollecitazioni applicate al terreno
stimare i parametri di comportamento necessari alla risoluzione del problema a partire dall’interpretazione critica di prove sperimentali
risolvere il calcolo con strumenti di base, fornendo alla fine una previsione di stabilità e ammissibilità dell’opera
descrivere in modo critico, chiaro e sintetico le ipotesi e il percorso seguito per la risoluzione del problema

1) Presentazione del problema geotecnico e dei dati a disposizione utili alla soluzione
2) Impostazione e risoluzione in piena autonomia, con assistenza dei docenti
3) Stesura di una breve relazione descrittiva

Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
Per la convalida del credito di Prova Finale ICAR/07 è richiesta la consegna di una relazione descrittiva del problema svolto e comprendente l'impostazione del calcolo, lo svolgimento e un commento critico dei risultati ottenuti. Il lavoro viene svolto a gruppi di massimo 4 studenti e la relazione va consegnata entro scadenze indicate a inizio d’anno.
Tale relazione viene valutata e restituita con commenti dettagliati. La valutazione si basa sia sulla correttezza dei calcoli svolti, sia sul livello di chiarezza e approfondimento nella restituzione testuale e grafica.
Il giudizio espresso sulla relazione contribuisce alla definizione del voto finale dell’esame di Geotecnica, innalzandolo o abbassandolo fino ad un massimo di +/-2 punti.

La Prova Finale di Pianificazione Territoriale parte dai risultati del Laboratorio del corso integrato di Pianificazione Territoriale 1 e 2 che consistono in strategie di sviluppo sostenibile per un dato contesto territoriale e strumenti di governo del territorio per la loro implementazione. Si tratta di un progetto territoriale sviluppato da team di studenti.
Gli obiettivi della prova finale sono: verifica della coerenza metodologica del progetto, consapevolezza e valorizzazione dell' innovazione e originalità del progetto, riconoscimento delle questioni ancora irrisolte. Gli studenti imparano a redigere una sintesi comprensibile anche a popolazione e stakeholder ma allo stesso tempo precisa nella terminologia e nei contenuti tecnici.
La Prova Finale si articola come segue:

• messa a sistema di strategie e strumenti di sviluppo sostenibile in un documento di pianificazione strategica che si componga di immagini, numeri, testo
• editing degli elaborati grafici di piano in modo che siano pronti per la presentazione
• redazione di un rapporto tecnico sintetico
• presentazione e discussione critica del piano strategico davanti a guest critic (esperti di chiara fama, accademici, dirigenti di enti locali di governo del territorio, rappresentanti istituzionali e di associazioni culturali e di categoria, altri stakeholder coinvolti nel territorio in oggetto).
• apprendimento di un solido metodo per organizzare indicazioni strategiche in un sistema strutturato di vision, obiettivi e misure/azioni/strumenti per la loro implementazione, verificarne la coerenza sia interna sia con una prospettiva di sviluppo sostenibile ( SDG11 ) e di radicamento dell'innovazione nel territorio ( SDG9 ) - Descrittore di Dublino 1
• capacità di supervisione tecnica e di coordinamento dei contributi di persone diverse nella fase finale di progetto
• capacità di editing grafico delle tavole di piano e capacità di strutturare una relazione di piano - descrittore di Dublino 4
• apprendimento di vari format di presentazione del piano e di tecniche di comunicazione delle proposte progettuali; capacità di presentare oralmente il piano in un tempo limitato davanti ad un pubblico qualificato - descrittore di Dublino 4
• capacità di sostenere una discussione critica sulle scelte progettuali, con autonomia di giudizio e particolare riferimento alle sfide globali contemporanee come il cambiamento climatico (SDG13) - descrittore di Dublino 3

Vengono trattati i seguenti argomenti, non attraverso lezioni ma direttamente attraverso la loro sperimentazione applicativa, a conclusione del laboratorio progettuale di Pianificazione Territoriale:

• metodologia per la verifica di coerenza di un sistema strutturato di vision, strategie, obiettivi di sviluppo sostenibile e azioni/misure per l'implementazione del piano;
• tecniche di editing degli elaborati grafici di piano in modo che siano pronti per la presentazione e discussione in un processo di pianificazione partecipata (sia con l'ultilizzo di software grafici sia con sketching a mano libera);
• tecniche e format per rapporti tecnici ed executive summary divulgativi;
• tecniche di discuss and debate e comunicazione trasparente del progetto.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
La prova finale viene valutata superata positivamente o meno sulla base della comunicazione, presentazione e discussione critica del documento di piano strategico.
I criteri di valutazione si possono così sintetizzare:

• capacità di sintesi tecnica
• coerenza metodologica del progetto
• efficacia della presentazione e discussione del progetto con istituzioni e stakeholder ( processo partecipato) con valorizzazione di innovazione, originalità, sostenibilità.

Giovanna Fossa, Planning Talks. per un nuovo immaginario della città, Editore: Maggioli, Anno edizione: 2018, ISBN: 978-88-916-3059-9
Bernd Scholl, Ana Peric, Rolf Signer (editors), Spatial Planning Matters, Editore: vdf Hochshulverlag/ETH, Zurigo, Anno edizione: 2018, ISBN: 973-3-7281-3907-8
Gabellini Patrizia, Fare urbanistica. Esperienze, comunicazione, memoria, Editore: Carocci, Anno edizione: 2010

Il corso ha l’obiettivo di sviluppare le capacità di analisi, soluzione e discussione di problematiche caratteristiche dell’Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio contraddistinte da multidisciplinarietà e complessità. Alcuni problemi, la cui soluzione richiede competenze caratterizzanti il percorso di studi, sono individuati dai docenti titolari (appartenenti a settori scientifico disciplinari caratterizzanti ma differenti) e sottoposti agli studenti.
Agli studenti è richiesto di lavorare in gruppo per
strutturare un percorso di analisi del problema,
ricercare e sintetizzare le fonti bibliografiche,
definire gli obiettivi per una possibile soluzione del problema,
individuare gli strumenti ingegneristici più appropriati all’implementazione di tale soluzione,
produrre un sintetico rapporto scientifico-tecnico sulla soluzione proposta,
preparare una sintesi della soluzione da discutere in un contraddittorio fra pari.
Attraverso casi pratici, gli studenti svilupperanno la capacità di tenere in considerazione le molteplici caratteristiche di tipici problemi ambientali, incluse le risorse e i vincoli esistenti nel contesto di riferimento, la molteplicità di attori interessati e lo stato dell’arte nelle diverse discipline coinvolte.
L’attività di gruppo è strutturata in due fasi. Nella prima fase, a ciascun gruppo formato è data la consegna di approfondire le caratteristiche e il ruolo di uno degli attori coinvolti nella sfida ambientale analizzata, così da poterlo rappresentare in un gioco di ruolo volto a simulare le relazioni tra i diversi attori nel contesto di interesse. Nella seconda fase i gruppi sono riassortiti, in modo che i risultati della prima fase possano essere condivisi, e a ciascun gruppo è richiesto di sviluppare una soluzione ingegneristicamente basata per il problema.
Gli studenti sono guidati nel corso dai docenti e dai tutor (tipicamente giovani ricercatori del settore IAT o esperti di riferimento per le materie o le competenze trattate), i quali forniscono indicazioni e strumenti per lo svolgimento delle attività con le diverse modalità. E’ previsto un modulo di insegnamento frontale finalizzato al trasferimento delle competenze richieste per l’esecuzione di una ricerca bibliografica, la stesura di un elaborato e la preparazione e svolgimento di una presentazione. Le maggior parte dell’attività didattica verrà tuttavia erogata attraverso metodologie attive e attività di tutoraggio al lavoro di gruppo tra pari.

I risultati di apprendimento attesi interessano tutti e cinque i Descrittori di Dublino (conoscenza e capacità di comprensione, conoscenza e capacità di comprensione applicate, autonomia di giudizio, abilità comunicative e capacità di apprendimento).
Particolare attenzione è rivolta alle aree legate allo sviluppo di una consapevolezza applicativa rispetto ad una tematica caratterizzata da elementi non solo tecnici e alla sua gestione partecipata assieme ad altri soggetti. In quest’ottica, la capacità di comprensione e di utilizzo di strumenti prettamente tecnici è considerata un risultato di apprendimento secondario del presente insegnamento.
Dopo aver partecipato con successo alle attività didattiche proposte, infatti, lo studente:
è capace di analizzare criticamente, al livello possibile per uno studente di laurea triennale, una problematica reale dell’IAT, contraddistinta da forte multidisciplinarietà e complessità e riesce ad identificare le risorse e i vincoli esistenti nonché i principali attori del contesto di riferimento [D1],
sa effettuare una ricerca di informazioni rispetto a una problematica dell’Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio precedentemente non nota, utilizzando fonti di diversa natura e distinguendone le specificità [D1, D2],
è in grado di definire obiettivi di diverso livello per la soluzione di tale problematica, di individuare gli strumenti ingegneristici più adeguati al conseguimento di tali obiettivi e di strutturare un percorso risolutivo efficace [D3, D5],
possiede le competenze necessarie all’utilizzo di strumenti tecnici in un contesto di lavoro realistico, tra cui capacità di lavorare in gruppo, abilità comunicative e capacità di gestione di un percorso progettuale [D3, D4],
è in grado di fare un uso armonico degli strumenti necessari alla condivisione di contenuti con soggetti caratterizzati da un diverso grado di professionalità e conoscenza del problema [D4].

I problemi oggetto di studio saranno diversi per ciascun anno accademico. A titolo di esempio, si cita il caso della progettazione di interventi per la gestione di eventi di piena lungo un corpo idrico superficiale, integrate in un contesto di rivalorizzazione del territorio, e la contestuale prevenzione degli impatti associati, su beni e attività e in termini di generazione di fenomeni di inquinamento eccezionali.

Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Valutazione continua obbligatoria
L’insegnamento integra metodologie di tipo formative assessment e summative assessment. Sono in particolare previsti due momenti di valutazione, programmati al termine delle due fasi caratterizzanti l’insegnamento:
La prima fase si conclude circa a metà dell’insegnamento con la restituzione da parte di ciascun gruppo di un contributo all’intera classe e nella relativa attività di confronto. I criteri di valutazione sono la partecipazione attiva alle attività del gruppo tramite contributi individuali e la qualità del risultato (capacità di costruire visione e obiettivi coerenti al ruolo del personaggio assegnato, efficacia nel presentarli e difenderli durante il confronto aperto).
Per la seconda fase, al termine del corso, è prevista la preparazione da parte di ciascun gruppo di una relazione di progetto e di una presentazione, da discutere davanti a una commissione multidisciplinare di docenti e di esperti esterni. I criteri di valutazione riguardano i contenuti del progetto (in termini di concept, obiettivi, spirito critico e originalità), la forma della relazione (completezza e coerenza) e l'efficacia della presentazione e discussione orale (capacità di sintesi, proprietà di linguaggio e padronanza degli argomenti).
In entrambe le valutazioni vengono considerate sia l'esposizione diretta del singolo studente alle varie fasi delle attività, sia la sua capacità di contribuire attivamente ai risultati raggiunti dal gruppo.
La valutazione finale dell’insegnamento consiste nell’assegnazione di un giudizio, positivo o negativo.

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Note: Il materiale didattico verrà fornito agli studenti durante il corso dell'insegnamento.

Il corso mira a fornire agli studenti la capacità di formulare e risolvere problemi complessi di pianificazione e gestione integrata e partecipata dei sistemi ambientali e delle risorse naturali in condizioni di cambiamento globale, con particolare attenzione al nesso acqua–energia–cibo e al coinvolgimento di molteplici portatori di interesse.
Il corso combina solide basi teoriche e metodologiche con lo sviluppo di progetti applicativi tratti da casi reali, con un duplice obiettivo:
approfondire le nozioni fondamentali di modellistica matematica e dei metodi di supporto alle decisioni e alle politiche per la pianificazione e la gestione dei sistemi ambientali;
consentire agli studenti di applicare in modo critico e coerente tali strumenti alla progettazione e realizzazione di soluzioni realistiche.

Il corso è erogato attraverso lezioni frontali su temi selezionati (DT = 45%), affiancate dallo sviluppo interattivo di progetti (DI = 15%). I laboratori informatici comprendono attività tradizionali di laboratorio (DL = 20%) e sviluppo di progetti (DP = 20%).
I risultati di apprendimento attesi delineano le competenze che gli studenti svilupperanno durante il corso, articolate in termini di conoscenze teoriche, capacità applicative, autonomia di giudizio e abilità comunicative. Precisamente:
Conoscenza e capacità di comprensione Gli studenti acquisiranno le conoscenze essenziali per formulare progetti di pianificazione e gestione dei sistemi ambientali in modo partecipato e inclusivo, considerando il contesto istituzionale, normativo e fisico. Svilupperanno competenze nell’uso di modelli matematici di base a supporto delle decisioni in contesti complessi, caratterizzati da interessi eterogenei e conflittuali.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione Attraverso lo sviluppo di progetti basati su casi reali, gli studenti impareranno ad applicare strumenti e tecniche apprese a contesti concreti, traducendo le nozioni teoriche in pratica e affrontando le tipiche sfide di questo processo: scarsità e incertezza dei dati, complessità normativa e istituzionale, limiti e opportunità tecnologiche (ad esempio di tipo computazionale).
Autonomia di giudizio Gli studenti impareranno a distinguere le componenti razionali e oggettive dei processi decisionali in ambito ambientale da quelle soggettive e comportamentali legate alle preferenze degli attori coinvolti, sviluppando la capacità di gestire analiticamente le prime e criticamente le seconde, al fine di supportare efficacemente i processi negoziali.
Abilità comunicative Durante il corso, gli studenti saranno coinvolti in attività progettuali che prevedono la formulazione e la soluzione di problemi reali, nonché la presentazione orale e scritta dei risultati in modo chiaro ed efficace per i decisori.

Il corso è articolato in cinque parti tematiche:
Pianificazione e gestione integrata e partecipata
Introduzione ai sistemi ambientali e alle risorse naturali, con riferimento al nesso acqua–energia–cibo in un contesto di cambiamento globale.
Struttura di un processo di pianificazione integrata e partecipata: fasi, attori, strumenti e criticità.
Dai processi decisionali ai sistemi di supporto alle decisioni: ruolo della modellistica matematica, della ricerca operativa, del controllo ottimo e dell’ingegnere/analista.
Gli elementi di un problema decisionale
Modellizzazione delle decisioni, dei criteri di valutazione e delle preferenze dei portatori di interesse: dalla realtà alla formalizzazione matematica.
Modelli matematici dei processi ambientali: dalle reti causali ai modelli fisicamente basati. Come costruire un modello partecipato e funzionale al problema decisionale in termini di complessità e requisiti.
Modelli multi-componente e modelli integrati.
Decidere in condizioni di razionalità completa
Formulazione dei problemi di pianificazione e gestione e principali elementi di complessità (variabili decisionali, funzioni obiettivo, incertezza).
Introduzione agli algoritmi per risolvere problemi decisionali ambientali: selezione degli algoritmi più appropriati rispetto alla formulazione del problema e adattamento dei problemi agli algoritmi disponibili.
Trattamento dell’avversione al rischio dei decisori e dei portatori di interesse.
Decidere in condizioni di razionalità limitata
Scelta in presenza di obiettivi conflittuali: da una soluzione ottima a molteplici soluzioni efficienti.
Modelli decisionali multi-obiettivo per problemi ambientali: approcci a-priori e a-posteriori.
Tecniche di visualizzazione di spazi obiettivo multidimensionali.
Tecniche di negoziazione: interazione tra ingegnere/analista e decisori politici.
Pianificazione e gestione in condizioni non stazionarie e di cambiamento globale.
Sviluppo di progetti I progetti, variabili di anno in anno, si basano su casi di studio reali, tra cui:
Generazione idroelettrica nel Mar Morto (Israele–Palestina–Giordania).
Controllo della salinizzazione nella valle dell’Amu Darya (Asia Centrale).
Sviluppo del potenziale idroelettrico nel Mekong e rischi per le popolazioni e gli ecosistemi del delta (Sud-est asiatico).
Mitigazione degli impatti dell’espansione idroelettrica sull’agricoltura di recessione e sul pastoralismo nella valle dell’Omo (Etiopia e Kenya).
Gestione di sistemi fluviali transfrontalieri in condizioni di cambiamento climatico e socio-economico: il caso del fiume Zambesi.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
L’esame si compone di due prove: una prova scritta, in cui verrà risolto un caso di studio reale e verranno poste domande di teoria; una prova orale, in cui è richiesta la presentazione del caso di studio svolto in laboratorio e la risoluzione di esercizi in ambiente MATLAB.
La prova scritta ha un peso di 22 punti su 33, mentre la prova orale vale 11 punti su 33.
Per considerarsi superate, entrambe le prove devono riportare un punteggio superiore a 17.5.
La prova scritta ha una durata di tre ore.
Qualora la prova scritta sia superata, è possibile sostenere un’ulteriore prova orale su base volontaria. In tal caso, il voto finale sarà calcolato come media aritmetica tra la prova scritta e la prova orale.

R. Soncini-Sessa, A.Castelletti, and E.Weber, Integrated and participatory water resources management. Theory, Editore: Elsevier, Anno edizione: 2007

La conoscenza di metodologie numeriche di base è un elemento importante della formazione dell'Ingegnere. In questo insegnamento, ci si propone di fornire agli studenti sia competenze sulle metodologie numeriche più comunemente utilizzate, sia esempi della loro implementazione nel linguaggio MATLAB.
L’insegnamento prevede sia una versione da 8 CFU, che una versione da 6 CFU, con programma ridotto. La presente scheda definisce obiettivi, programmi e risultati di apprendimento attesi per entrambe.
Tutti gli argomenti del corso saranno affrontati sia a lezione che applicati in laboratori informatici, in parte guidati e in parte interattivi, attraverso l'utilizzo del software Matlab.

In riferimento ai descrittori di Dublino (DdD), a seguito di: i) lezioni svolte dal docente, ii) esercitazioni guidate svolte dagli studenti in aula, iii) laboratori informatici guidati svolti dagli studenti con l'ausilio del software Matlab, i risultati attesi sono i seguenti.
Le lezioni permetteranno allo studente di:
Conoscere le principali tecniche numeriche rilevanti nell'ambito dell'Ingegneria (DdD 1);
Conoscere le loro proprietà e possibili ambiti di applicazione (DdD 1);
Apprendere le loro caratteristiche in termini di accuratezza e costo computazionale (DdD 1).
Attraverso le attività di esercitazione e laboratori informatici lo studente:
Si impratichisce nell'uso delle metodologie illustrate a lezione utilizzando l'ambiente di programmazione Matlab (DdD 2);
Rafforza i concetti appresi a lezione tramite sperimentazioni numeriche (DdD 2);
Verifica attraverso l'analisi dei risultati ottenuti le proprietà dei metodi illustrati a lezione (DdD 2, DdD 3);
Approfondisce l'uso del linguaggio Matlab, utilizzato in molte aziende di Ingegneria (DdD 5).
Tutti i codici software utilizzati durante le esercitazioni vengono messi a disposizione sul portale dei corsi online del Politecnico di Milano e sono compatibili anche con il software open-source Octave, permettendone quindi il più ampio utilizzo per l'approfondimento autonomo da parte dello studente.

Tutti gli argomenti del corso saranno affrontati sia a lezione che in laboratori informatici, in parte guidati e in parte interattivi, attraverso l'utilizzo del software Matlab. Le parti del programma omesse per la versione da 6 crediti sono indicate da asterischi.
1. Introduzione ai concetti di base del calcolo numerico: Approssimazione; errore relativo; condizionamento di un problema numerico. Richiami di analisi matematica: teorema del punto medio di Lagrange; formula di Taylor in una e più variabili; il concetto di O-grande.
2. Rappresentazione floating-point dei numeri reali: Format generale; numeri normalizzati; epsilon-macchina e unità di round-off; cancellazione di cifre significative; esempi; lo standard IEEE 754.
3. Approssimazione di dati e funzioni: Interpolazione polinomiale: esistenza e unicità del polinomio interpolatore. Stima dell'errore di interpolazione. Fenomeno di Runge; nodi di Chebyshev. Interpolazione polinomiale composita. Spline cubiche. Approssimazione ai minimi quadrati e regressione lineare. Sistema di Vandermonde; equazioni normali. Cenni all'interpolazione trigonometrica, con RBF, NN e alla tecnica di kriging.
4. Metodi per la soluzione di equazioni non lineari: Metodo di bisezione e sue proprietà di convergenza. Metodo di punto fisso: proprietà di convergenza locale e globale. Metodo di Newton e varianti (corde, secanti). Proprietà di convergenza locale per il metodo di Newton.
5. Sistemi non lineari: Metodi di punto fisso, Newton e quasi-Newton; il metodo di Broyden.
6. Approssimazione di derivate con differenze finite: Differenze finite in avanti, all'indietro e centrate per l'approssimazione della derivata prima. Il metodo dei coefficienti indeterminati; derivata del polinomio interpolatore. Approssimazione della derivata seconda con differenza finita centrata. Ordine di convergenza delle approssimazioni introdotte e stima empirica numerica. Impatto degli errori di arrotondamento.
7. Formule di integrazione numerica: Struttura generale delle formule di quadratura numerica. Formule del punto medio, dei trapezi, di Cavalieri-Simpson. Formule di Newton-Cotes. Integrazione Gaussiana. Integrazione composita: ordine di convergenza e stima dell'errore. Cenni ai metodi adattivi.
8. Metodi numerici per sistemi lineari: Richiami di algebra lineare. Il metodo di eliminazione di Gauss (MEG); sistemi triangolari e fattorizzazione LU; tecnica del pivoting. Fattorizzazione di Cholesky. Analisi di sensitivity: numero di condizionamento; legame residuo-errore. Metodi iterativi: lineari stazionari a un passo; metodi basati sullo splitting (Jacobi e Gauss-Seidel); metodi di Richardson stazionari. Sistemi sovradeterminati: fattorizzazione QR completa e ridotta; decomposizione SVD e soluzione a norma minina. Applicazione alla compressione di immagini.
9. Metodi numerici per equazioni differenziali ordinarie: Richiami sulla teoria delle equazioni differenziali ordinarie. Metodi a un passo: Eulero in avanti, Eulero all'indietro, Crank-Nicolson, Heun. Consistenza, convergenza e zero-stabilità. Convergenza dei metodi numerici a un passo. Assoluta stabilità. Metodi di ordine elevato: i metodi multistep lineari delle famiglie Adams-Bashforth, Adams-Moulton e BDF; metodi Runge-Kutta. Estensione dei metodi a sistemi di ODE. Problemi stiff.
10(*). Metodi numerici per equazioni alle derivate parziali: Metodi alle differenze finite per l'equazione di diffusione-trasporto-reazione (DTR); condizioni al bordo di tipo Dirichlet, Neumann, Robin e miste. Problema di diffusione-trasporto a trasporto dominante: numero di Péclet e strato limite; differenze finite upwind. Equazione DTR tempo dipendente: il metodo delle linee MOL; equivalenza con sistema di ODE; theta-metodo in tempo.
11(*). Ottimizzazione numerica: Concetti generali. Metodo del gradiente per Ax=b con A sdp: interpretazione geometrica, algoritmo e risultati di convergenza. Minimizzazione non vincolata e vincolata; insiemi e funzioni convesse; esempio con minimi quadrati non lineare. Metodi di tipo line-search e trust-region. Cenno ai metodi derivative-free (interpolazione parabolica e golden section search). Esempi applicativi: ottimizzazione topologica di strutture; Full Waveform Inversion; Electrical Impedance Tomography.
Tutto il materiale del corso (esercizi, appunti del docente, testi e risultati degli esami) sarà reso disponibile attraverso il portale WeBeep dei corsi on line del Politecnico di Milano.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
L'esame si articola in un'unica prova scritta. La prova scritta consiste in esercizi da risolvere con Matlab e in domande teoriche a risposta libera relative agli argomenti del corso. L'obiettivo è sia valutare il livello di apprendimento delle metodologie oggetto dell'insegnamento attraverso domande di contenuto teorico, sia la capacità dello studente di applicarle in pratica attraverso la scrittura o modifica di semplici codici in linguaggio Matlab.
Per gli esercizi Matlab, sarà valutata:
la correttezza degli script e function sviluppate;
l'utilizzo esclusivo e corretto delle function ufficiali messe a disposizione su WeBeep;
la capacità di modificare le function ufficiali in modo pertinente;
il commento corretto e appropriato dei risultati numerici forniti.
Per le domande di teoria, sarà valutata:
la correttezza della risposta;
la proprietà tecnica di linguaggio scritto, non ambiguo, chiaro, sintetico e con la terminologia matematica/numerica appropriata;
la completezza della risposta.

Quarteroni, Alfio; Saleri, Fausto; Gervasio, Paola, Calcolo Scientifico. Esercizi e problemi risolti con MATLAB e Octave, Editore: Springer, Anno edizione: 2017, ISBN: 978-88-470-3953-7 https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/978-88-470-3953-7.pdf
Note: Disponibile anche come e-book
Note ed esercizi messi a disposizione degli studenti https://webeep.polimi.it/course/view.php?id=5715
A. Quarteroni, R. Sacco, F. Saleri, P.Gervasio, Matematica Numerica, Editore: Springer, Anno edizione: 2014, ISBN: 978-88-470-5643-5 https://www.springer.com/it/book/9788847056435
Note: Per eventuali approfondimenti

L'interazione tra l'uomo e i sistemi ambientali solleva conflitti originati dall'opposizione di prospettive contrastanti. La ricerca di un percorso verso la sostenibilità (concetto complesso e sfaccettato, riassunto dalle Nazioni Unite nei 17 Sustainable Development Goals dell'Agenda 2030) richiede un approccio fortemente interdisciplinare in grado di integrare le diverse dimensioni (economica, sociale, ambientale) del problema. L'approccio non deve celare i conflitti di interesse, ma piuttosto consentire un confronto trasparente tra punti di vista differenti. In quest'ottica, l'insegnamento si propone, da una parte, di fornire allo studente una panoramica delle grandi problematiche ambientali su scala globale, con particolare riguardo agli effetti delle attività umane sui sistemi ecologici. Dall'altra, l'insegnamento affronterà il tema della valutazione ambientale su scala locale, fornendo le conoscenze di base per la valutazione dell'impatto dei progetti e della pianificazione territoriale sulle diverse matrici ambientali e sul sistema socioeconomico. Si analizzeranno infine criticamente i principali strumenti di supporto alle decisioni in contesti caratterizzati dalla presenza di obiettivi multipli.

DdD1 (conoscenza e comprensione)
Lo studente

• conosce le principali problematiche ambientali su scala globale e comprende i principali meccanismi di impatto delle attività umane sulla struttura e il funzionamento dei sistemi ecologici
• conosce i principali metodi multicriteriali, comprendendo le ipotesi di fondo, i vantaggi e i limiti dei diversi metodi e le condizioni necessarie per la loro applicabilità
• conosce i principali approcci alla sostenibilità nelle sue differenti dimensioni (ambientale, sociale, economica)
  DdD2 (capacità di applicare conoscenza e comprensione)
  Lo studente
• è capace di analizzare criticamente un problema ambientale, identificando i principali portatori di interesse e i loro obiettivi, e individuando i potenziali conflitti
• sa identificare gli indicatori più appropriati per caratterizzare lo stato attuale dell'ambiente e le sue variazioni previste, nonché per quantificare il livello di perseguimento degli obiettivi di sostenibilità
• sa rappresentare in modo formale un problema decisionale a molti obiettivi, valutando l'approccio tecnico più adeguato per la ricerca del miglior compromesso
  DdD3 (autonomia di giudizio), DdD4 (abilità comunicative)
  Lo studente
• sa leggere e comprendere la struttura e i contenuti principali di uno studio di impatto ambientale, identificandone i principali punti di forza e di debolezza, nonché approfondire in modo autonomo gli aspetti di contesto politico e socioeconomico, imparando a integrare fonti di informazione complementari
• è in grado di comunicare in modo efficace i risultati del suo lavoro, trovando il giusto equilibrio tra analisi e sintesi, utilizzando forme di comunicazione appropriate per interagire con professionisti di discipline differenti e con un pubblico generico

Introduzione: Sviluppo, ambiente e conflitti sociali. Esempi di problematiche e ricerca di soluzioni condivise.
L'ecologia nell'Antropocene: Biomi naturali e biomi antropogenici. Novel ecosystems, disturbo antropico e dinamica degli ecosistemi.
Strumenti per il processo decisionale pubblico: Analisi Costi-Benefici. Teoria del valore. Metodi di valutazione monetaria. Analisi Costi-Efficacia. Analisi a Molti Obiettivi. Criterio di efficienza di Pareto. Scelta delle alternative. Valutazione di Impatto Ambientale.
Valutazione di impatto ambientale (VIA) e Valutazione ambientale strategica (VAS): Storia e quadro normativo. Aspetti metodologici. Iter procedurale. Strumenti per l'analisi e la stima degli impatti.
Metodi di supporto alle decisioni: Schema processuale. Classificazione dei metodi decisionali. Analisi a molti attributi. Analisi gerarchica. Metodi Electre.
Sviluppo e sostenibilità: Concetti di sostenibilità. Limiti dello sviluppo. Il rapporto Brundtland. Sostenibilità debole e sostenibilità forte. Approccio economico alla sostenibilità. Servizi ecosistemici e loro valutazione monetaria. Limiti dell'approccio monetario. Indicatori di sostenibilità ambientale: impronta ecologica, planetary boundaries. Integrazione delle dimensioni ambientale e sociale: l'economia della ciambella.
Ecologia industriale: Flussi di materia nei sistemi produttivi: l'analisi dei flussi materiali. Il ciclo di vita dei prodotti: Life cycle thinking e Life cycle assessment (LCA). Fasi di un'analisi LCA. Indicatori di impatto. Approccio LCA alla valutazione di piani e programmi
Ecologia del paesaggio: Elementi strutturali del paesaggio: patch, corridoi, matrici. Connettività e frammentazione del paesaggio. Reti ecologiche. Landscape metrics.
Ecologia urbana: Effetti dell'urbanizzazione sull'ambiente fisico. Risposte biotiche all'urbanizzazione. Urbanizzazione e biodiversità.
Nell'ambito del corso verranno svolte attività laboratoriali sui temi dei conflitti e della negoziazione nei processi di progettazione e sull'utilizzo di strumenti informatici per la quantificazione dei servizi ecosistemici. Verranno inoltre proposte uscite didattiche finalizzate ad approfondire i legami tra gestione del verde urbano, biodiversità e servizi ecosistemici.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
L'esame è costituito da una parte individuale e da una di gruppo.
I lavori di gruppo (valutati per un massimo complessivo di 8/30) consistono nell'analisi di casi di studio e nella loro presentazione alla classe. La valutazione tiene conto della capacità di analisi (livello di approfondimento della trattazione), della capacità di sintesi (livello di completezza della trattazione), dell’efficacia comunicativa (compresi gli aspetti grafici e estetici), del rispetto dei tempi assegnati, della qualità dell’interazione tra gruppi.
La parte individuale (valutata per un massimo di 22/30) consiste in un esame scritto che comprende domande multiple, domande aperte e esercizi su tutti gli argomenti affrontati a lezione. La valutazione tiene conto della capacità di esporre i concetti in modo chiaro, conciso e tecnicamente appropriato, di interpretare dati socio-economico-ambientali alla luce dei concetti discussi nel corso, di applicare le conoscenze acquisite alla soluzione di semplici problemi quantitativi e di argomentare in modo completo e convincente i possibili approcci per la soluzione di problemi articolati e complessi.
Il voto finale integra inoltre eventuali punti (o frazioni di punto) aggiuntivi accumulabili attraverso la partecipazione a quiz, la stesura di report sulle attività laboratoriali svolte durante il corso, la condivisione di appunti.

Presentazioni delle lezioni e materiale supplementare https://webeep.polimi.it
Note: Le presentazioni utilizzate in aula saranno condivise dopo ogni lezione sulla piattaforma Webeep. Nello spazio Webeep dell'insegnamento sarà reso disponibile materiale didattico supplementare (articoli scientifici e rapporti tecnici) ad integrazione delle presentazioni.

L'insegnamento si pone l'obiettivo di fornire agli studenti nozioni elementari di ingegneria elettrica, mediante l'introduzione di nozioni fondamentali della teoria dei circuiti elettrici (Descrittori di Dublino 1 e 2, ovvero DdD1 e DdD2).
La prima parte dell'insegnamento è dedicata alle tecniche di analisi dei circuiti elettrici (DdD1).La seconda parte affronta lo studio di reti elettriche monofase e trifase in particolari modalità di funzionamento (funzionamento in transitorio e in regime permanente sinusoidale), con l'obiettivo di avvicinare gli studenti alle principali problematiche e tecniche risolutive di reti elettriche reali (DdD1, DdD2). Al termine dell’insegnamento viene approfondita la tematica relativa alle fonti di energia rinnovabili, con particolare attenzione a funzionamento, progettazione ed esercizio di impianti fotovoltaici, mediante strumenti di didattica innovativa mutuati dalla Libreria Zero.

Al termine dell'insegnamento, con riferimento ai Descrittori di Dublino 2 e 3, gli studenti avranno appreso le nozioni fondamentali di teoria dei circuiti necessarie per: (a) risolvere circuiti lineari in regime stazionario e sinusoidale, mediante opportuna scelta del metodo risolutivo in relazione alla topologia del circuito assegnato e/o alla variabile di rete richiesta; (b) determinare la risposta transitoria e a regime di circuiti lineari dinamici del primo ordine.
Inoltre, gli studenti saranno in possesso dei concetti teorici alla base del funzionamento delle macchine elettriche statiche e della realizzazione e esercizio di impianti di generazione, distribuzione e utilizzazione dell'energia elettrica (DdD2).

Il programma dell'insegnamento si articola nei seguenti argomenti
1. Introduzione alla teoria dei circuiti

• Definizione delle grandezze elettriche fondamentali: tensione, corrente e potenza
• Circuiti elettrici a parametri concentrati (nozione di bipolo, multipolo e relazione costitutiva) e ipotesi della teoria dei circuiti
• Leggi di Kirchhoff e Teorema di Tellegen (conservazione della potenza)
  2. Circuiti adinamici elementari
• Bipoli adinamici elementari: resistore lineare, corto circuito e circuito aperto, sorgenti ideali di tensione e corrente
• Circuiti elementari: a una maglia (partitore di tensione), a due nodi (partitore di corrente)
• Equivalenza esterna di bipoli: connessioni in serie e parallelo di resistori e concetto di resistenza equivalente, combinazione di generatori ideali di tensione e di corrente, modelli di Thevenin (serie) e Norton (parallelo) di sorgenti non ideali di tensione e corrente e loro equivalenza alle porte esterne
  3. Analisi nodale
• Circuiti con generatori indipendenti di corrente: scrittura delle equazioni per ispezione
• Circuiti con generatori indipendenti di tensione: supernodo, metodo topologico
• Regola di Millman
  4. Circuiti adinamici generici
• Linearita' e principio di sovrapposizione degli effetti
• Teoremi di Thevenin e Norton
• Teorema del massimo trasferimento di potenza
  5. Elementi a due porte (doppi bipoli)
• Trasformatore ideale e sue principali proprieta'
  6. Circuiti dinamici elementari
• Condensatore e induttore: relazioni costituive, connessioni in serie e parallelo, energia e stato iniziale
• Circuiti del primo ordine (di tipo RC ed RL) in evoluzione libera e con un generatore costante
  7. Circuiti in regime sinusoidale permanente
• Rappresentazione di segnali sinusoidali mediante fasori, nozione di valore efficace
• Leggi di Kirchhoff e relazioni costitutive nel dominio dei fasori. Impedenza, ammettenza, reattanza e suscettanza di bipoli in regime sinusoidale
• Estensione dei metodi di analisi e dei teoremi di rete al regime sinusoidale
• Potenza in regime sinusoidale: potenza istantanea, attiva, reattiva, complessa e apparente. Conservazione della potenza in regime sinusoidale e rifasamento
  8. Sistemi trifase
• Circuiti trifase simmetrici ed equilibrati: circuiti monofase equivalenti
• Circuiti trifase con carico squilibrato e con neutro
• Potenza nei sistemi trifase e rifasamento dei carichi industriali
  9. Circuiti con accoppiamento magnetico (solo 088721 - ELETTROTECNICA da 8 CFU )
• Induttori mutuamente accoppiati: auto e mutue induttanze
• Macchine elettriche statiche: il trasformatore reale
  10. Nozioni fondamentali di sicurezza elettrica
• Principali rischi elettrici e effetti della corrente elettrica sul corpo umano
• Contatti diretti e indiretti e relative protezioni: impianti di messa a terra e principio di funzionamento dell'interruttore differenziale
  11. Elementi di generazione, trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica
• Struttura della rete elettrica tradizionale (in Italia)
• Generazione distribuita, fonti rinnovabili, smart grids
• Approfondimento su principi di funzionamento, progettazione ed esercizio di impianti fotovoltaici (solo 088721 - ELETTROTECNICA da 8 CFU )
  Note:
• il programma completo si riferisce all'insegnamento 088721 - ELETTROTECNICA da 8 CFU
• l'insegnamento 088508 - ELETTROTECNICA da 6 CFU viene offerto congiuntamente all'insegnamento 088721 - ELETTROTECNICA da 8 CFU e copre una selezione degli argomenti trattati. In particolare, sono esclusi dal programma da 6 CFU i circuiti con accoppiamento magnetico e l'approfondimento sui sistemi fotovoltaici.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Le prove d'esame sono svolte in forma scritta e consistono in esercizi (DdD2, DdD3) e quesiti teorici sui contenuti del corso (DdD1, DdD3).

R. Perfetti, Circuiti Elettrici, Editore: Zanichelli Editore S.p.A., Bologna, Anno edizione: 2013, ISBN: 978-8808-17888-6
C. K. Alexander, M. N. O. Sadiku, Circuiti Elettrici, Editore: McGraw-Hill, Milano, Anno edizione: 2008, ISBN: 978-88-386-6421-2
C. R. Paul, Fundamentals of Electric Circuit Analysis, Editore: Wiley & Sons, Anno edizione: 2000, ISBN: 978-0-471-37195-3
R. E. Thomas, A. J. Rosa, The Analysis and Design of Linear Circuits, Editore: Wiley & Sons, Anno edizione: 2006, ISBN: 978-0-471-76095-5

L'insegnamento fornisce le basi fisiche e ingegneristiche per comprendere i processi energetici che avvengono nelle macchine: i principi della termodinamica e della trasmissione del calore, le leggi di funzionamento e i criteri di scelta e di utilizzo delle macchine a fluido e degli scambiatori di calore, presentati come componenti di impiego universale nelle applicazioni del settore energetico. L’obiettivo principale dell'insegnamento è fornire allo studente le competenze necessarie per descrivere e analizzare un componente o un impianto termodinamico mediante la formulazione dei relativi bilanci di massa ed energia.

Conoscenza e comprensione
A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

• conosce i principi di conservazione e dimostra di aver compreso i nessi logici e matematici tra le grandezze che vi compaiono.
• è in grado di descrivere, sia qualitativamente sia in forma matematica, i principi di funzionamento delle macchine motrici e operatrici e di padroneggiare i criteri di scelta.
• è in grado di descrivere, sia qualitativamente sia in forma matematica, gli aspetti di base della trasmissione del calore e dei componenti per lo scambio termico.
  Capacità di applicare conoscenza e comprensione
  A seguito del superamento dell’esame, lo studente è capace di applicare le conoscenze di base sopra descritte per:
• impostare i di massa ed energia per descrivere i processi termodinamici che hanno luogo in macchine a fluido e scambiatori di calore
• calcolare le proprietà termofisiche di sostanze semplici e di miscele al fine di risolvere quantitativamente i bilanci di energia su semplici impianti idraulici e termici
• valutare la prestazione di macchine a fluido per assegnate condizioni operative ed effettuare la scelta delle macchine che consentono di soddisfare determinate condizioni di esercizio

Fondamenti di termodinamica
Richiami sui principi della termodinamica. Trasformazioni termodinamiche reversibili. Definizione di gas ideale e perfetto. Trasformazioni politropiche per gas perfetti. Relazioni fondamentali della termodinamica.
Calcolo delle proprietà delle sostanze. Sostanze pure: stati di aggregazione e transizioni di fase; punto triplo e punto critico; diagrammi di stato nei piani p-v, T-s, h-s. Titolo di un vapore. Calori specifici. Equazioni di stato: gas ideali, liquidi e solidi incomprimibili, gas reali. Miscele di gas e vapori.
Principi di conservazione in sistemi aperti. Identificazione dei volumi di controllo. Equazioni globali di bilancio di massa, quantità di moto, energia. Principio di conservazione dell'energia in un sistema di riferimento rotante.
Principi generali di funzionamento delle macchine
Introduzione alle macchine a fluido. Equazione di Eulero. Triangoli delle velocità.
Macchine a fluido incomprimibile. Energia idraulica, salto motore, prevalenza. Rendimento idraulico di macchine motrici e operatrici. Curve caratteristiche e accoppiamento macchina-impianto idraulico. Teoria della similitudine fluidodinamica e classificazione delle macchine idrauliche. Pompe centrifughe e assiali, turbine Pelton, Francis e Kaplan. Dimensionamento di impianti idraulici. Regolazione di turbine idrauliche e pompe. Cavitazione.
Macchine a fluido comprimibile. Moto di un fluido comprimibile in un ugello convergente-divergente. Termodinamica delle trasformazioni in compressori ed espansori di gas. Definizione di lavoro tecnico e di rendimento delle trasformazioni reali. Curve caratteristiche di compressori ed espansori. Problematiche del dimensionamento di macchine multistadio.
Trasmissione del calore
Conduzione. Legge di Fourier. Equazione generale della conduzione. Conduzione in regime stazionario. Resistenza termica. Conduzione in regime variabile: approssimazione a parametri concentrati. Numero di Biot.
Convezione. Caratteristiche della convezione e grandezze fisiche caratteristiche. Grandezze adimensionali caratteristiche e correlazioni di scambio per convezione forzata e naturale.
Irraggiamento. Fenomenologia della radiazione termica. Grandezze caratteristiche monocromatiche e totali. Corpo nero: proprietà e leggi caratteristiche. Cenni sulla trasmissione di calore per irraggiamento fra superfici reali.
Scambiatori di calore. Cenni alla trasmissione del calore in superfici alettate. Coefficiente globale di scambio termico. Differenza media logaritmica di temperatura. Cenni sul dimensionamento e sulla verifica degli scambiatori. Tipologie degli scambiatori. Metodo epsilon-NTU per la verifica di scambiatori.
Scambio termico evaporativo. Miscele di gas e vapori. Equilibrio vapore-liquido di specie in miscela. Aria umida: definizioni di umidità. Calcolo dell'entalpia dell'aria umida e diagrammi psicrometrici. Temperatura di bulbo umido. Scambi di massa e calore fra correnti di aria e acqua. Torri evaporative.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Non sono previste prove in itinere, ma solamente prove finali durante le sessioni d'esame ufficiali secondo il numero di appelli fissato dalla Scuola. La verifica della preparazione conseguita è basata su una prova scritta d urante la quale è possibile consultare qualsiasi tipo di materiale cartaceo, ma non utilizzare personal computer. Il superamento dell'esame richiede una votazione superiore o uguale a 18. Non sono previste penalità per lo studente che incorra in una valutazione insufficiente.
La prova scritta della durata di 2 ore richiede:
la risoluzione di 2/3 problemi la cui valutazione è basata sullo svolgimento analitico e numerico proposto dallo studente. Questi problemi mirano a verificare la capacità dello studente di:
impostare ed eseguire bilanci di massa ed energia su impianti idraulici e altri sistemi aperti
calcolare le proprietà dei fluidi lungo i processi termodinamici che hanno luogo in macchine a fluido e scambiatori di calore
valutare la prestazione di macchine a fluido ed effettuare la scelta delle macchine che consentono di soddisfare determinate condizioni di esercizio
valutare aspetti di scambio termico utilizzando i modelli più adatti a descrivere le differenti modalità di trasporto (conduzione, convezione e irraggiamento)
2/3 domande a risposta chiusa su semplici quesiti teorici o pratici
Alcune domande a risposta aperta sulle basi teoriche della materia volte all’accertamento dei principi fondamentali di funzionamento e utilizzo delle macchine a fluido e del grado di comprensione degli altri aspetti notevoli dell’insegnamento.

Dispense del corso a cura del docente caricate sulla piattaforma Webeep
Note: Note: Il materiale caricato copre tutti gli argomenti dell'insegnamento e può essere integrato dai testi sottostanti.
Michael J. Moran, Howard N. Shapiro, Bruce R. Munson, David P. DeWitt, Elementi di Fisica tecnica per l'ingegneria, Editore: McGraw-Hill Companies (Italy) s.r.l., Anno edizione: 2011, ISBN: 978-88-386-9726-5 https://bookshelf.vitalsource.com/
Yunus A. engel, John M. Cimbala, Robert H. Turner, Elementi di fisica tecnica - Termodinamica applicata, meccanica dei fluidi, trasmissione del calore - Prima edizione, Editore: McGraw-Hill Education (Italy) s.r.l., Anno edizione: 2017, ISBN: 978-88-386-9833-0 https://bookshelf.vitalsource.com/
G. Cornetti - F. Millo, Macchine idrauliche, Editore: Il Capitello, Anno edizione: 2015, ISBN: 9788842675136
Dossena V., Ferrari G., Gaetani P.; Montenegro G., Onorati A., Persico G., Macchine a fluido, Editore: CittàStudiEdizioni, Anno edizione: 2015, ISBN: 9788825173970

Il corso si propone di fornire gli strumenti necessari per formalizzare, comprendere e prevedere il comportamento di sistemi ambientali e di reattori chimici e biochimici applicati al disinquinamento di matrici ambientali all’interno dei quali procedono sistemi di reazioni anche complessi. A questo scopo, si studiano e descrivono i due aspetti fondamentali: la reattività (il sistema delle reazioni che procedono nel reattore) e la fluidodinamica (da cui dipende il tempo di permanenza, il grado di miscelazione e di omogeneità delle particelle fluide nel reattore)

Conoscenza e capacità di comprensione (Knowledge and Understanding) Al termine dell'insegnamento, lo studente avrà acquisito le conoscenze teoriche e metodologiche necessarie per comprendere i principi di funzionamento e i criteri di dimensionamento dei reattori impiegati nei processi di disinquinamento ambientale. Sarà inoltre in grado di interpretare le relazioni tra fluidodinamica e trasformazioni basate su processi chimico-fisici (trasferimenti di fase, processi ossidativi e riduttivi) e biochimici (processi biologici) e le prestazioni delle tecnologie di trattamento.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione (Applying Knowledge and Understanding) Lo studente sarà in grado di applicare i criteri di analisi e dimensionamento ai principali processi di trattamento di interesse per l'ingegneria sanitaria-ambientale, selezionando e utilizzando gli strumenti progettuali più appropriati. Sarà inoltre in grado di impostare semplici problemi di progetto considerando le prestazioni in condizioni stazionarie e dinamiche.
Capacità di apprendimento (Learning Skills) Lo studente svilupperà un approccio metodologico all'analisi, al dimensionamento e alla gestione dei reattori per il disinquinamento, acquisendo gli strumenti necessari per affrontare in autonomia problematiche progettuali via via più complesse e approfondire gli argomenti trattati nei successivi insegnamenti della laurea magistrale.

1. Principi di termodinamica dei processi chimici, fisici e biochimici
Equilibrio dei trasferimenti interfase e delle reazioni.
Significato, valutazione ed applicazioni delle costanti di equilibrio.
Termodinamica dei processi biochimici
2. Principi di stechiometria e cinetica dei processi chimici e biochimici e reattori in batch
Velocità ordine di reazione. Reazioni di ordine 0, 1, 2. Cinetiche enzimatiche a saturazione, modelli di inibizione. Influenza del pH e della temperatura.
Determinazione sperimentale del modello cinetico mediante esperimenti in batch: metodi integrale e differenziale per determinare l'ordine di una reazione.
Sistemi di reazioni. Reazioni in serie ed in parallelo. Rappresentazione matriciale di sistemi di complessi.
3. Reattori in flusso ideali
Definizione ed esempi.
Bilancio di massa in condizioni stazionarie.
Risposta dinamica per segnali a gradino e ad impulso; combinazione di segnali.
Reattori PFR con dispersione assiale. Confronto tra reattori CSRT in serie e PFR con dispersione assiale.
4. Reattori reali
Distribuzione dei tempi di residenza nei reattori reali.
Prove sperimentali con traccianti.
Dimensionamento nei reattori reali, il metodo della convoluzione.
5. Reattori per il disinquinamento.
Reattori biologici con o senza sistemi di separazione della biomassa.
Reattori per il trasferimento di fase.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale facoltativa (a scelta dello studente)
Formato:
Esame scritto (2 ore): 2 esercizi e 2 domande aperte di teoria
Orale integrativo facoltativo (variazione punteggio da -1 a +3 punti)
Criteri di valutazione:
Esercizi (valore totale 20/30):

• Correttezza del procedimento 70%
• Correttezza dei calcoli 15%
• Correttezza formale e chiarezza di esposizione 15%
  Domande teoriche/orale (valore totale 20/30):
• Esaustività del contenuto 70%
• Adeguatezza del linguaggio tecnico 15%
• Correttezza formale e chiarezza di esposizione 15%

Dispense del corso https://beep.metid.polimi.it
O. Levenspiel, E. Sebastiani, Ingegneria delle reazioni chimiche, Editore: J. Wiley & Sons, USA., Anno edizione: 1978, ISBN: 978-8808-08542-9
J. Mihelcic, Fundamentals of environmental engineering, Editore: J. Wiley & Sons, USA., Anno edizione: 1999, ISBN: 978-0471243137

L'insegnamento ha l'obiettivo di complementare le competenze di informatica acquisite nel corso di informatica di base in riferimento alla progettazione e gestione di strutture dati persistenti quali le basi di dati tradizionali e geografiche. Inoltre l'insegnamento intende fornire alcuni elementi per affrontare lo sviluppo di applicazioni informatiche.

Con riferimento ai Descrittori di Dublino (DdD) pertinenti per l'insegnamento, i risultati di apprendimento attesi sono i seguenti
DdD1. Conoscenza e comprensione
Comprensione dei meccanismi di codifica dell'informazione sul calcolatore, con particolare riferimento all’informazione geografica.
Conoscenza dei modelli di rappresentazione dei dati di un sistema di gestione di basi di dati.
Conoscenza degli elementi di base del ciclo di vita delle applicazioni software e della realizzazione di un contratto di acquisizione di applicazioni informatiche.
Conoscenza dei principi adottati dai linguaggi di accesso a basi di dati strutturate
DdD2. Capacità di applicare conoscenze e comprensione
Progettazione di una base dati tradizionale o geografica, considerandone gli aspetti concettuali, logici e fisici.
Trasformazione delle richieste sui dati nelle espressioni del linguaggio d'accesso considerato.
Usare strumenti informatici per la realizzazione e uso dei dati di una base dati tradizionale/geografica.
DdD3. Autonomia di giudizio
Valutazione della correttezza del progetto di una base dati
Confronto benefici e svantaggi delle proposte sviluppate nella progettazione delle strutture dati

Il programma dell'insegnamento si struttura in due parti, ciascuna articolata in diversi argomenti:
Basi di dati tradizionali e geotopografiche (lezioni ed esercitazioni col calcolatore).

• Il modello concettuale per modellare dati persistenti tradizionali e per modellare dati persistenti geotopografici
• La progettazione concettuale di una base dati tradizionale/spaziale; accenni alle specifiche nazionali per i geodatabase ed europee INSPIRE.
• Il modello relazionale tradizionale ed esteso per trattare i dati grotopografici.
• La progettazione logica delle basi di dati tradizionali/geotopografiche.
• Progettazione fisica di una base dati.
• Il linguaggio SQL esteso per l'interrogazione di una base dati tradizionale/geotopografica; gli operatori metrici e topologici e le operazioni di interrogazioni e aggiornamento.
• Accenni all'ottimizzazione delle interrogazioni e agli algoritmi di calcolo delle interrogazioni.
• Approfondimento sulla rappresentazione dei numeri (interi, reali) sul calcolatore e impatto nelle operazioni con particolare riferimento a quelle che operano sulle coordinate delle geometrie.
• La rappresentazione precisa o con tolleranza.
  Sviluppo e acquisizione di software (lezioni)
• Utilizzo di Python per la gestione di dati tradizonali e geotopografici.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale condizionata (a scelta del docente)
Progetto/i - Elaborato/i facoltativo (a scelta dello studente), di gruppo, senza revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
Valutazione continua facoltativa (a scelta dello studente)
L’esame prevede una verifica scritta su tutti gli argomenti dell'insegnamento, articolata secondo diversi aspetti (domande, risoluzione di problemi, comprensioni di strutture) così da verificare anche i risultati di apprendimento attesi e i corrispondenti Descrittori di Dublino (DdD). In particolare, l'esame prevede:
la comprensione della struttura di una base dati e l’accesso alla base dati tramite SQL (DdD2);
la progettazione concettuale, logica e fisica di una base dati tradizionale e/o geografica e la valutazione della soluzione (DdD3)
Gli studenti potranno decidere di svolgere un progetto che sostituisce una parte dello scritto.
Il docente potrà chiedere un esame orale in casi di valutazione incerta dello scritto.

Paolo Atzeni, Stefano Ceri, Piero Fraternali, Stefano Paraboschi, Riccardo Torlone, Basi di dati, Editore: McGraw-Hill Education, Anno edizione: 2023, ISBN: 9788838656545

L’obiettivo del corso è dotare il futuro ingegnere ambientale delle conoscenze necessarie per commissionare o eseguire direttamente indagini non invasive con metodi geofisici. Il corso introduce i metodi geofisici più utilizzati per risolvere problemi di natura ambientale (inquinamento, sicurezza del territorio, risorse del sottosuolo, studi glaciologici) o di natura ingegneristica (diagnostica non distruttiva, valutazione rischio sismico, manutenzione infrastrutture) o per eseguire indagini archeologiche. Per ogni metodo affrontato, lo studente sarà introdotto ai principi di funzionamento, alla strumentazione, al progetto delle acquisizioni, alla lettura e interpretazione dei dati, e infine attraverso la discussione di molti esempi alle applicazioni più importanti.

In termini di risultati di apprendimento attesi, dopo la proficua frequentazione di questo insegnamento, lo studente:
DdD 1: conoscenza e comprensione
Conosce i diversi metodi di prospezione geofisica e le rispettive possibili applicazioni.
DdD 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione
E’ in grado di progettare correttamente acquisizioni geofisiche.
Ha familiarità con la strumentazione geofisica e con le sue specifiche per cui può comprendere facilmente un manuale d’uso di uno strumento ed eseguire in prima persona indagini sul campo.
E’ in grado di leggere e interpretare dati geofisici.
DdD 3 (autonomia di giudizio)
E’ in grado di scegliere il metodo o la combinazione di metodi più appropriati per risolvere un dato problema.
E’ in grado di valutare criticamente la corretta esecuzione di indagini geofisiche affidate a società di servizi.
DdD 4 (abilità comunicative)
E' in grado di sostenere una discussione con un esperto di metodi geofisici utilizzando un linguaggio tecnico appropriato, motivando le proprie affermazioni e giustificando opportunamente le proprie scelte in termini di metodologie d'indagine, strumentazione, modalità di acquisizione.

Introduzione ai metodi di prospezione ed alle applicazioni per l’ingegneria.
1. Metodi sismici: Proprieta’ elastiche delle rocce. Onde elastiche. Sorgenti di onde sismiche: impulsive e a vibrazione. Sismografi, geofoni e idrofoni. Apparecchiature di registrazione. Stendimenti e procedure di acquisizione. Sismica a rifrazione. Sismica a riflessione. Metodo MASW. Esempi di applicazione: studio del basamento, costruzione di strade e dighe, prospezioni in fase di scavo di gallerie, studi di stabilità del terreno, falde acquifere e campi geotermici, selezione dei siti per le discariche.
2. Metodi elettrici: Proprieta' elettriche delle rocce. Apparecchiature per la geoelettrica. Metodo dei potenziali spontanei. Misure di resistività. Metodo della polarizzazione indotta. Esempi di applicazione: ricerca di minerali metalliferi, localizzazione di rifiuti metallici, studio del basamento, falde acquifere, inquinamento delle falde, ricerche archeologiche.
3. Metodi elettromagnetici: Metodi di misura e apparecchiature: misure di direzione del campo, misure di conducibilita’, metodo VLF-EM, metodo TDEM, metal detectors, metodo magneto-tellurico. Esempi di applicazione: falde acquifere, intrusioni di acqua salata, controllo dei contaminanti (LNAPL e DNAPL), localizzazione di oggetti metallici e residuati bellici, localizzazione di tubature metalliche.
4. Ground Penetrating Radar (GPR): Onde elettromagnetiche. Velocità e assorbimento del segnale radar nei materiali. Strumentazione, antenne, sistemi ad array. Procedure di acquisizione. Esempi di applicazione: studio del basamento, misure di fratturazione della roccia, falde acquifere, controllo dei contaminanti (LNAPL e DNAPL), controlli non distruttivi di edifici storici, localizzazione di travi e armature in muri e solette, manutenzione di strade e ponti, localizzazione di tubature e opere di scavo, localizzazione di oggetti sepolti (rifiuti, mine, residuati bellici), ricerche archeologiche, misure di spessore dei ghiacciai.
5. Tecniche tomografiche: Procedure di acquisizione, tomografia sismica, tomografia sonica e ultrasonica, tomografia radar. Esempi di applicazione: controlli non distruttivi su pilastri, muri, pali di fondazione, indagini geotecniche.
6. Metodo gravimetrico: Principio fisico. Strumentazione. Procedure di acquisizione. Esempi di applicazione: indagini geologiche e idrogeologiche, localizzazione di cavità naturali o artificiali.
7. Metodo magnetico: Principio fisico. Strumentazione. Procedure di acquisizione. Esempi di applicazione: localizzazione di oggetti metallici e residuati bellici, ricerche archeologiche.
8. Esempi di applicazione integrata di metodi geofisici: Problemi di inquinamento, falde acquifere, costruzione di gallerie, ricerche archeologiche.
Esercitazioni: Verranno svolte esercitazioni per il progetto di prospezioni geofisiche e per la discussione di esempi applicativi. Alcune ore saranno svolte in forma di laboratorio sperimentale per l'esecuzione di misure geofisiche con strumentazioni professionali.

Prova orale obbligatoria
L’esame consiste in una prova orale in cui il docente verifica con domande su due o tre metodologie diverse se lo studente ha raggiunto i risultati di apprendimento attesi in termini di conoscenze, capacità applicative e comunicative (come descritti in dettaglio nell'apposita sezione). Per ogni metodologia la discussione può riguardare i principi fisici, la strumentazione usata, le modalità di acquisizione, l'applicazione ad un problema specifico, l'interpretazione dei risultati o la simulazione dei risultati attesi.La prova orale si svolge su appuntamento da richiedere al docente con una settimana di anticipo.

L. Zanzi: Raccolta di slides dalle lezioni di Prospezioni Geofisiche https://webeep.polimi.it
L. Zanzi: Raccolta delle registrazioni delle lezioni https://webeep.polimi.it
L. Zanzi and A. Hojat: Notes on Seismic methods https://webeep.polimi.it
A. Hojat: Notes on Electrical, EM and Potential Field methods https://webeep.polimi.it
L. Zanzi: Notes on Ground Penetrating Radar https://webeep.polimi.it
J.M. Reynolds, An Introduction to Applied and Environmental Geophysics, Editore: John Wiley & Sons

Il corso strutturato Protezione Idraulica del Territorio ha come obiettivo generale la valutazione del rischio idrologico-idraulico e la progettazione degli interventi strutturali e non strutturali per la sua mitigazione. Il corso consiste di due moduli strettamente integrati:
Il modulo 1 (5 CFU) ha lo scopo di introdurre le basi per la valutazione della portata, volume ed idrogramma di progetto e la valutazione del rischio.
Il modulo 2 (5 CFU) ha lo scopo di introdurre le basi per la progettazione degli interventi per la riduzione del rischio con interventi strutturali.

A seguito della frequenza di lezioni e laboratori dell’insegnamento e del superamento dell’esame, lo studente apprenderà come (Conoscenza e comprensione):

• valutare la portata di piena per prefissati tempi di ritorno con metodi diretti ed indiretti
• valutare la pericolosità idraulica di un territorio
• progettare sistemi strutturali per la riduzione del rischio di esondazione: casse di espansione, diversivi, scolmatori e argini
  A seguito della frequenza dei laboratori dell’insegnamento e del superamento dell’esame, lo studente acquisirà le seguenti capacità di tipo pratico (Capacità di applicare conoscenza e comprensione):
• usare un sistema informativo geografico per analisi idrologiche di base
• usare un modello idrologico a parametri spazialmente distribuiti
• usare un software per il tracciamento dei profili di moto permanente in alvei complessi

Modulo 1
Definizione di rischio idrologico-idraulico
percezione, previsione, prevenzione e preannuncio del rischio idrogeologico;
identificazione del rischio idrologico e idraulico;
pericolosità, esposizione, vulnerabilità;
Valutazione delle piene
metodi probabilistici di valutazione del rischio e dell'affidabilità;
metodo della portata indice;
stima regionalizzata della curva di crescita;
Metodi indiretti basati su modelli idrologici distribuiti
valutazione dei volumi di piena;
valutazione degli idrogrammi di piena con assegnato periodo di ritorno
metodi multivariati per la modellazione portata-volume
Sicurezza Idrologiche delle dighe
Normative;
metodi di valutaazione della sicurezza idrologica;
i problema dei sedimenti.
Modulo 2
Correnti fluviali
Grandezze caratteristiche delle correnti fluviali
Moto permanente delle correnti a superficie libera
Moto vario delle correnti a superficie libera
Mappatura delle aree di esondazione
Metodi speditivi (topografici, topologici, volumetrici)
Metodi per aree fortemente urbanizzate
Interventi strutturali per la mitigazione del rischio
Casse di espansione in linea ed in derivazione
Argini
Diversivi e scolmatori
Cambiamenti climatici ed impatti sulla protezione idraulica del territorio
Cambiamenti climatici ed IPCC
Effetti del cambio climatico su variabili idrologiche. Esempio del calcolo del quantile di portata in scenario futuro

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, di gruppo, con revisioni periodiche, con presentazione/discussione finale
La valutazione finale consiste in un esame orale a cui si accede previa consegna dell'elaborato relativo ai laboratori informatici svolti durante l'anno. La modalità di consegna verrà comunicata durante il corso.
Durante l’esame, lo studente dovrà rispondere a domande aperte anche facendo riferimento al lavoro svolto nei laboratori informatici e presentati nell’elaborato dimostrando di conoscere e di aver compreso gli elementi teorici essenziali dell’insegnamento e di saperli applicare a dei casi reali.

Renzo Rosso, Manuale di protezione idraulica del Territorio, Anno edizione: 2002 https://www.amazon.it/Manuale-Protezione-Idraulica-del-Territorio-ebook/dp/B01M594D2Y/ref=sr_1_4?s=digital-text&ie=UTF8&qid=1480349687&sr=1-4
Note: https://www.amazon.it/Manuale-Protezione-Idraulica-del-Territorio-ebook/dp/B01M594D2Y/ref=sr_1_4?s=digital-text&ie=UTF8&qid=1480349687&sr=1-4

Fornire competenze specifiche per la progettazione e verifica di infrastrutture e servizi idraulici in ambito urbano, in particolare sistemi di adduzione delle acque potabili (acquedotti) e di smaltimento delle acque reflue e di pioggia (fognature).

Con riferimento alla Conoscenza e comprensione, lo studente e' in grado di conoscere e comprendere le regole di base per la progettazione e la verifica di sistemi di tipo idraulico, in pressione ed a pelo libero
In termini di Capacità di applicare conoscenza e comprensione, lo studente è invece chiamato a sviluppare e dimensionare servizi idrici a rete in ambito urbano, tramite esercizi ed un laboratorio progettuale

Acquedotti
Proprietà chimiche e fisiche delle acque per uso idropotabile.
Valutazione dei consumi idrici in forma analitica e tabellare.
Curve di crescita della popolazione e valutazione del fabbisogno su orizzonti progettuali su un orizzonte temporale predefinito ed opportuno.
Perdite idriche nei sistemi in pressione ed effetti sulla valutazione dei fabbisogni.
Captazione da acque superficiali. Curve di durata dei deflussi. Prese d’acqua fluente. Captazione da invasi. Acque sotterranee. Sorgenti e pozzi. Cambiamento climatico e disponibilità idrica.
Deflussi Minimi Vitali (DMV) ed interazione con la captazione.
Serbatoi di compenso, dimensionamento e verifica.
Condotte di adduzione, progetto e verifica.
Dimensionamento di reti aperte e ad anello.
Stazioni di pompaggio, scelta dell'impianto, dimensionamento delle condotte e verifica.
Tubazioni e materiali per la progettazione pratica.
Fognature
Acque nere, quantificazione e smaltimento.
Criteri di progettazione dei sistemi fognari.
Spechi fognari, tipologie e criteri idraulici di dimensionamento.
Linee segnalatrici di precipitazione. Invarianza di scala, teoria e metodi di valutazione statistica. Distribuzioni dei valori estremi e attribuzione climatica.
Calcolo di infiltrazione e ruscellamento, teoria e metodi pratici.
Formula razionale, portate di piena per assegnato periodo di ritorno.
Dimensionamento e verifica di sistemi di drenaggio urbano, spechi fognari, vasche di laminazione.
Evento critico, metodi della corrivazione e dell’invaso.
Esercitazioni e Laboratorio Informatico sugli argomenti del corso

Prova scritta obbligatoria, con prove in itinere
La valutazione avverrà in due fasi.
1) Svolgimento di due prove in itinere, non obbligatorie, o esame complessivo finale.
La due prove in itinere, scritte, si focalizzeranno sull'applicazione pratica dei concetti spiegati a lezione ed esemplificati nelle esercitazioni, in particolare riguardo alle due tematiche
I) Acquedotti. Progettazione numerica di reti di acquedotto tipo (valutazioni su periodo ed entità di presa, serbatoi di compenso, condotte di adduzione e distribuzione).
II) Fognature. Progettazione numerica di reti di fognatura tipo (valutazioni su portate nere e bianche, valutazioni di evento critico, dimensionamento canali di fognatura, vasche volano e sistemi di drenaggio diffuso).
Il voto complessivo delle due prove scritte (max 34, i.e 30-lode, 17+17) comporrà il voto finale del corso, con un peso pari a 2/3.
I compitini si ritengono passati se il voto totale è uguale o superiore a 18 ed il voto per ogni compitino è uguale o superiore a 8). E.s. 10+8=18, compitini passati, 11+7=18, compitini non passati.
I criteri di valutazione riguarderanno i) la capacità dello studente di impostare una procedura di soluzione per la traccia di dimensionamento proposta e ii) svolgere i calcoli necessari, giungendi a risultati corretti.
2) Consegna di un elaborato di laboratorio.
L'elaborato, di gruppo (max 5 persone) verrà realizzato sotto la guida di un assistente al corso e riguarderà il dimensionamento numerico delle reti di acquedotto e di fognatura relative ad un caso di studio reale, da scegliere tra diversi siti proposti.
L'elaborato verrà esposto, con incontri specificamente organizzati, al docente ed all'assistente, che lo valuteranno, dando un voto al gruppo. Il voto dell'elaborato (max 34, i.e 30-lode) comporrà il voto finale del corso, con un peso pari a 1/3.
I criteri di valutazione qui riguarderanno i) la capacità dello studente di impostare una procedura di progettazione delle reti per i casi in esame, inclusivo di raccolta dati, ipotesi e scelte strategiche e calcoli, ii) interagire con un team per la soluzione coordinata del problema posto e iii) la capacità di presentare e motivare le scelte fatte ed i risultati ottenuti.
3) Prova scritta durante appelli
Chi non dovesse passare con voto sufficiente l'insieme dei due compitini/prove in itinere secondo i criteri sopra detti, oppure volesse migliorare il voto relativo, potrà accedere ad una prova di esame complessiva, da tenersi negli appelli disponibili. Tale prova consisterà in uno scritto di durata pari 3 a ore, con risoluzione di esercizi numerici relativi ai contenuti dell'intero corso.
Anche in questo caso, il voto dell'appello (max 34) comporrà il voto finale del corso, con un peso pari a 2/3.

Autori Vari, Sistemi di Fognatura: Manuale di progettazione, Editore: Centro Studi Deflussi Urbani, Hoepli, Anno edizione: 1997
Gianfranco Becciu, Alessandro Paoletti,, Fondamenti di Costruzioni Idrauliche, Editore: UTET, Anno edizione: 2010
Gianfranco Becciu, Alessandro Paoletti, Esercitazioni di costruzioni idrauliche, Editore: Cedam, Anno edizione: 2005
Girolamo Ippolito, Giuseppe de Martino, Appunti di costruzioni idrauliche, Editore: Liguori, Anno edizione: 1993
Valerio Milano, Acquedotti: guida alla progettazione, Editore: Hoepli Milano, Anno edizione: 1996

L'obiettivo dell'insegnamento è di fornire agli studenti i concetti e gli strumenti di base sull'uso corretto di un ambiente di lavoro di tipo GIS, per essere in grado di svolgere diversi tipi di analisi geostatistiche sui dati spaziali e di produrre elaborazioni e rappresentazioni cartografiche grazie all'uso dei più diffusi tool digitali. Tutti gli argomenti sono trattati sia dal punto di vista teorico che dal punto di vista pratico.

Dopo avere superato l’esame lo studente:
avrà appreso i concetti di base riguardanti le caratteristiche dei Sistemi Informativi Territoriali e le analisi geostatistiche dei dati spaziali (Descrittore di Dublino 1. Conoscenza e comprensione);
avrà imparato a lavorare in ambiente GIS e a risolvere problemi di rappresentazione ed elaborazione di dati spaziali (Descrittore di Dublino 2. Conoscenza e comprensione applicate);
sarà in grado di valutare quali tipi di elaborazioni siano utili e significative per la soluzione di problemi basati su dati spaziali (Descrittore di Dublino 3. Autonomia di giudizio);
avrà imparato a comunicare in modo appropriato e usando la corretta terminologia tecnica le conoscenze acquisite con riferimento ad analisi geostatistiche e all’elaborazione di dati spaziali (Descrittore di Dublino 4. Abilità comunicative);
sarà in grado di affrontare successivi approfondimenti in altri corsi nell’ambito dei GIS e delle analisi dei dati spaziali, aggiornando le proprie competenze (Descrittore di Dublino 5. Capacità di apprendere).

Gli argomenti di cui si compone il programma dell'insegnamento sono i seguenti:
Generalità sui SIT: definizione, componenti tecnologiche, base di dati spaziali. Cenni di organizzazione di un DB relazionale (tabelle relazionali). Data Base Topografico (DBT): definizione e caratteristiche.
Elementi di geodesia e cartografia: ellissoide, geoide, coordinate cartesiane e geografiche, quota ortometrica, sistemi di riferimento, reti di inquadramento; rappresentazioni cartografiche; trasformazione di datum; cartografia italiana.
Dati ed analisi - elaborazioni dei dati in ambiente SIT:
Dati cartografici in formato digitale: formato vector: geometria, topologia, grafi; formato raster: definizione, caratteristiche; DTM (grid, TIN); acquisizione dati vector e raster.
Preparazione dati per l’ambiente GIS e alcune operazioni di base sui dati spaziali: geocodifica, conversione da analogico a digitale, scansione, vettorializzazione, conversione da vector a raster e viceversa, editing topologico, trasformazione di coordinate, elaborazioni sui DTM.
Metodi e modelli di interpolazione di dati geografici: metodi deterministici (nearest neighbour, IDW, funzioni polinomiali, spline); metodi stocastici (kriging).
Analisi statistiche su dati spaziali in un GIS: poligoni: area, perimetro, centroide, baricentro; overlay; buffering; punti: distanze, centro, dispersione, convex hull, diagramma di Voronoi, triangolazione di Dirichlet; analisi di prossimità – distribuzione spaziale: PPA e SA.
Valutazione di qualità dei geodati: definizione di qualità dei geodati, indicatori della qualità dei geodati e loro valutazione.
Applicazioni GIS su Internet: WebGIS, Geoportali / IDT, geoservizi; interoperabilità dei geodati (tecnologica e semantica); standard per l’informazione geografica.
Le lezioni teoriche saranno completate da attività laboratoriali riguardanti applicazioni e analisi spaziali in ambiente GIS free/open source (QGIS) e proprietario (Esri ArcGIS Pro). Queste attività saranno volte a rafforzare l’apprendimento dei concetti spiegati a lezione e a guidare gli studenti all’uso corretto del software GIS. Gli studenti saranno incoraggiati a partecipare attivamente e con continuità a queste attività pratiche.

Prova orale obbligatoria
Progetto/i - Elaborato/i obbligatorio, individuale, senza revisioni periodiche, senza presentazione/discussione finale
La verifica dell’apprendimento si basa su due parti: una parte di carattere pratico costituita dalla consegna di quattro relazioni riguardanti altrettanti esercizi, e una parte consistente in una prova orale obbligatoria nella quale vengono discussi gli argomenti del programma.
La parte pratica è rappresentata dalla consegna di quattro relazioni in cui viene descritto lo svolgimento di altrettanti esercizi fra quelli proposti durante il semestre. Per il superamento della prova pratica sono richiesti: l’impostazione corretta dell’esercizio, la spiegazione dei metodi applicati per lo svolgimento, il raggiungimento di risultati numericamente corretti. Le relazioni possono essere consegnate già durante il semestre e fino a una settimana prima della data dell’orale. La valutazione almeno sufficiente di tutte le relazioni determina l’ammissione all’esame orale. Ulteriori dettagli sulla di valutazione delle relazioni saranno pubblicati su WeBeep.
Durante la prova orale vengono formulate domande di carattere teorico sugli argomenti del corso e domande volte a evidenziare la capacità dello studente di elaborare collegamenti fra i vari argomenti del corso. Al fine della valutazione si terrà conto del livello di approfondimento raggiunto nella conoscenza dei vari argomenti d'esame, della chiarezza nell'esposizione degli argomenti, della correttezza nell'uso dei termini tecnici. Nell’assegnazione del voto si terrà inoltre conto della valutazione delle relazioni consegnate.

Migliaccio Federica e Daniela Carrion, Sistemi Informativi Territoriali, principi e applicazioni, Editore: UTET, Anno edizione: 2019, ISBN: 9788860086075

L'insegnamento ha come obiettivo caratterizzante lo sviluppo della capacità ingegneristica di progetto e verifica, nell'ambito specifico delle strutture dell'ingegneria civile.
Gli argomenti teorici mirano ad approfondire le conoscenze delle proprietà dei materiali e delle strutture, come base per il progetto.
Gli esempi applicativi e le esercitazioni mirano a sviluppare la capacità di creazione di un modello di un sistema strutturale reale, di nuova progettazione od esistente, ed al suo utilizzo per valutarne al sicurezza e le prestazioni in esercizio.
A livello multidisciplinare l'insegmamento in raccordo con il corso di studi si collega alla conoscenza di fenomeni naturali che determinano le azioni sulle strutture, quali il sisma, il vento, la neve e la spinta dell'acqua e dei terreni e la caduta massi; alla considerazione dei fenomeni di degrado chimico-fisico; all'utilizzo di modelli matematici.
Le visite in cantiere puntano alla conoscenza della pratica delle applicazioni, aspetti costruttivi e comportamenti professionali dell'ingegnere.

Nell'ambito dell'insegnamento, lo studente acquisisce:

• Conoscenze delle proprietà dei materiali, degli elementi e della risposta dei sistemi strutturali, applicando principi della fisica, della meccanica strutturale e della geotecnica. (Descrittore di Dublino 1 Conoscenze e capacità di comprensione)
• Capacità di applicare tali conoscenze, grazie ad una opportuna analisi dei sistemi strutturali in esame. (Descrittore di Dublino 2 Capacità applicative)
• Capacità progettuale e di autonomia del giudizio, con vautazione di alternative e conseguenze economiche, funzionali ed estetiche, e per la sicurezza (Descrittore di Dublino 3 Autonomia di giudizio).
• Redazione e discussione di un elaborato progettuale con concezione, analisi, dimensionamento e verifica (Descrittore di Dublino 4 Abilità nella comunicazione)
• Conoscenze tecnologiche per le costruzioni acciaio, cemento armato e legno. Conoscenze sulla normativa tecnica per le costruzioni (Descrittore di Dublino 5 Capacità di apprendere)

1. INTRODUZIONE AL PROGETTO STRUTTURALE: Principali tipologie strutturali. Modellazione della struttura. Schemi di equilibrio. Analisi limite (carico limite con metodi statico e cinematico). Azioni e sicurezza strutturale. Cenni di progetto in zona sismica.
2. STRUTTURE IPERSTATICHE: Soluzione elastica di travi e telai con metodi delle forze e degli spostamenti (calcolo manuale). Introduzione all’utilizzo di un software commerciale.
3. PROGETTO AGLI STATI LIMITE: La misura della sicurezza e le basi del progetto agli stati limite.
4. ACCIAIO (Progetto agli Stati limite): Il materiale: comportamento sperimentale e modelli per la progettazione. Elementi strutturali: profili industriali e assemblaggio in travi, telai e strutture reticolari. Calcolo delle sezioni pressoinflesse. Instabilità degli elementi compressi. La verifica a taglio. Collegamenti ed irrigidimenti. Calcolo degli spostamenti.
5. CALCESTRUZZO ARMATO (Progetto agli Stati limite): Materiali: comportamento sperimentale e modelli costitutivi per il calcestruzzo e l’acciaio. Ritiro e viscosità del calcestruzzo. Elementi strutturali ed armature. Travi, pilastri, muri, piastre. Muri di contenimento del terreno e elementi di fondazione. Calcolo delle sezioni pressoinflesse in C.A. La verifica a taglio degli elementi strutturali in C.A. Calcolo degli spostamenti in fase elastica e fessurata. Progetto dell’armatura e dettagli costruttivi. La duttilità strutturale, il progetto delle sezioni e la redistribuzione delle sollecitazioni. Cenni al progetto sismico.
6. LEGNO (Progetto agli Stati limite): I materiali: comportamento sperimentale e modelli per la progettazione (lamellare e massiccio). Calcolo delle sezioni pressoinflesse. Cenni di instabilità degli elementi compressi. La verifica a taglio. Calcolo degli spostamenti.
Nell'ambito dell'insegnamento sono inoltre previste alcune attività complementari, quali l'illustrazione di esperienze di laboratorio (presso laboratori di Ateneo) e visite in cantiere.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
L’esame consiste in una prova scritta di analisi e progetto di una struttura in Acciaio e in Cemento Armato ed un colloquio orale sulla teoria ed applicazioni illustrate nel corso per progetto di strutture in Acciaio, Cemento Armato e Legno.
Lo scritto viene valutato con un voto in trentesimi, divisi in parte uguale, massimo 15 per Acciaio e massimo 15 per il Cemento Armato.
L'orale viene valutato con un voto in trentesimi.
Il voto finale è una media dello scritto e dell'orale.

Ballio G., Mazzolani F., Bernuzzi C., Landolfo R., Strutture di acciaio, Editore: Hoepli, Anno edizione: 2020, ISBN: 9788820391805
Cosenza E., Manfredi G., Pecce M., Strutture in cemento armato, Editore: Hoepli, Anno edizione: 2019, ISBN: 9788820391621
Piazza, M., Roberti, T., Modena, R., Strutture in legno, Editore: Hoepli, Anno edizione: 2005, ISBN: 9788820335830

Oggetto di questo corso è la produzione di acqua potabile e di acqua primaria per l'industria.
Il corso ha l’obiettivo di fornire le conoscenze di base e sviluppare la capacità di analisi del problema necessarie alla formulazione di una soluzione di trattamento (definizione della filiera e relativo dimensionamento di massima, oppure verifica per adeguamento o potenziamento di filiere esistenti), che costituisce parte degli studi di fattibilità, propedeutici ai vari livelli della progettazione.
A tal fine, il corso si propone di fornire i fondamenti teorici e le conoscenze necessarie a: (i) definire i cicli di trattamento per la produzione di acqua con caratteristiche compatibili con quelle richieste dall’utenza (usi potabili, acque primarie per l’industria), (ii) impostare e svolgere le procedure di dimensionamento di massima delle unità di trattamento che compongono la filiera individuata, (iii) impostare e svolgere le procedure di verifica di filiere di trattamento esistenti.
Costituiscono obiettivi formativi specifici di questo insegnamento:

• conoscenza dei principi di processo per ciascuna delle unità di trattamento esaminate,
• conoscenza ed applicazione dei criteri generali di impostazione dei cicli di trattamento,
• conoscenza ed applicazione delle procedure di dimensionamento (nuovi impianti) o di verifica (impianti esistenti),
• capacità di analisi, sapendo innanzitutto individuare quali sono le informazioni significative, di problemi di trattamento delle acque per: (i) la definizione e il dimensionamento di filiere in grado di modificare la qualità dell’acqua in base alle richieste di una specifica utenza, oppure (ii) la verifica dell’efficacia di una filiera esistente, per evidenziare eventuali criticità e proporre possibili interventi migliorativi,
• capacità di esporre i risultati ottenuti nelle attività ai punti precedenti secondo una struttura logica e utilizzando la terminologia tecnica appropriata.
  Il percorso di apprendimento offerto dal corso si compone di lezioni, esercitazioni e visite tecniche. In dettaglio, sono previste due visite tecniche a impianti di potabilizzazione. Sono inoltre previste alcune esercitazioni e una lezione (lezione transdisciplinare) in cui è prevista la partecipazione diretta degli studenti.
  Nel corso delle lezioni sono fornite le conoscenze di base e gli strumenti e le metodologie di analisi, che trovano esempi applicativi nelle esercitazioni, in cui sono sviluppati dimensionamenti di massima delle unità di trattamento e sono svolti esempi guidati di definizione di filiere di trattamento per specifici casi di contaminazione e richieste dell’utenza. Le visite tecniche servono a contestualizzare alcuni degli argomenti trattati, offrendo la possibilità di confrontarsi direttamente con tecnici del settore.
  Nelle esercitazioni/lezioni in cui è prevista la partecipazione diretta degli studenti, è chiesto agli studenti di:
• Applicare le conoscenze di chimica di base alla soluzione di esercizi di dimensionamento di una unità operativa funzionale alla produzione di acqua demineralizzata per l'industria, in copresenza con il docente titolare del corso di Chimica; il lavoro si svolgerà singolarmente e in gruppi.
• Analizzare uno o più casi di studio, appositamente proposti, presentando al docente e alla classe la filiera di trattamento individuata e motivando le scelte compiute, secondo le metodologie e i criteri visti a lezione; il lavoro di analisi si svolgerà in gruppo e collegialmente sfruttando la lavagna (fisica e/o virtuale) per la rappresentazione e la comparazione delle filere possibili.
• Svolgere esercizi di dimensionamento di massima e/o verifica di unità operative già dimensionate, secondo quanto approfondito nelle esercitazioni, presentando e commentando al docente e alla classe gli specifici svolgimenti.
  Compatibilmente con le risorse disponbili e l'orario degli insegnamenti, è proposto un laboratorio pratico facoltativo, presso EnvLAB, per sperimentare alcuni dei processi di trattamento affrontati in aula. Il laboratorio prevede anche l'elaborazione guidata dei dati raccolti.

Al termine del processo di apprendimento lo studente conoscerà, comprenderà e sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite per:

• formalizzare un problema di trattamento dell’acqua che risponda alle esigenze di una specifica utenza (uso potabile, acqua primaria per l’industria), identificando quali informazioni è necessario reperire e quali sono le metodologie di analisi delle stesse, quali sono i requisiti da soddisfare, quali sono le caratteristiche delle acque individuate per l’approvvigionamento, quali sono gli elementi di eventuale criticità da tenere in considerazione nelle scelte,
• definire le possibili filiere di trattamento per la rimozione dei contaminanti target e identificare la più idonea sulla base delle molteplici condizioni al contorno evidenziate nella fase di formalizzazione del problema di trattamento,
• procedere al dimensionamento di massima delle unità di trattamento che compongono la filiera identificata come più idonea, fornendo gli ingombri volumetrici e areali, oltre che i dettagli realizzativi fondamentali ai fini del corretto svolgimento del processo di trattamento,
• analizzare il funzionamento di un impianto esistente per valutarne l’effettiva efficacia in relazione ai requisiti specifici dell’utenza, identificando i parametri oggetto di verifica, gli interventi potenzialmente necessari e procedendo al dimensionamento di massima di questi ultimi,
• articolare, verbalmente o per iscritto, la procedura logica seguita per la formalizzazione, la definizione, il dimensionamento e l’analisi del problema di trattamento, come precedentemente articolato.
  Nello specifico i risultati attesi, in riferimento ai descrittori di Dublino (DdD), a seguito di: i) lezioni ed esercitazioni svolte dal docente, ii) esercitazioni guidate svolte dagli studenti in aula, iii) lezione transdisciplinare partecipata dagli studenti in aula, iv) partecipazione alle visite tecniche, v) superamento dell’esame, sono i seguenti:
  DdD 1: conoscenza e comprensione
  Lo studente:
• conosce la terminologia specifica del settore e ne comprende il significato,
• conosce i principi di processo delle unità di trattamento e ne comprende lo specifico campo di applicazione,
• conosce i criteri generali di impostazione dei cicli di trattamento e ne comprende il nesso di causa/effetto,
• conosce le procedure di dimensionamento e verifica.
  DdD 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione
  Lo studente:
• utilizza la terminologia tecnica in modo appropriato,
• identifica le unità di trattamento più adeguate per uno specifico campo di applicazione, cioè definiti: la tipologia di contaminante da rimuovere, l’obiettivo di rimozione, la fonte di approvvigionamento e le condizioni al contorno per l’applicabilità di ciascuna unità derivanti dai relativi principi di processo,
• svolge le procedure di dimensionamento e verifica, eseguendo i calcoli necessari.
  DdD 3 (autonomia di giudizio)
  Lo studente:
• pone nella corretta sequenza le unità di trattamento necessarie a soddisfare un determinato requisito d’uso dell’acqua, sceglie i reattivi chimici più idonei e ne identifica il punto appropriato di dosaggio, individua i flussi residui (fanghi, eluati, …), e rappresenta il tutto attraverso il tracciamento di uno schema di flusso,
• attribuisce un valore corretto ai parametri operativi tipici di ciascuna unità di trattamento da utilizzare per il dimensionamento di massima,
• identifica i parametri operativi da utilizzare nella procedura di verifica, ne effettua il calcolo e correla il risultato ad una valutazione del funzionamento del processo oggetto di verifica.
  DdD 4 (abilità comunicative)
  Lo studente:
• è in grado di articolare, verbalmente o per iscritto, senza ambiguità, in modo chiaro e con la terminologia appropriata, la procedura logica seguita per la formalizzazione, la definizione, il dimensionamento e/o verifica di un problema di trattamento, tracciando gli schemi di flusso di riferimento ed evidenziando i nessi di causa/effetto, supportando le ipotesi fatte ed esplicitando i pro e i contro.

1. Fonti di approvvigionamento idrico (convenzionali e non) e loro principali caratteristiche. Caratteri fisici, chimici, e microbiologici. Caratteri organolettici per uso potabile. Richiami agli aspetti analitici. Requisiti delle acque e relativi fabbisogni per uso potabile, industriale ed agricolo. Cenni alla normativa di riferimento.
2. Generalità sugli impianti di trattamento e criteri di definizione dei cicli di trattamento in funzione della qualità dell’acqua approvvigionata (acque superficiali, sotterranee) e degli obiettivi di trattamento (consumo umano, acque primarie per l’industria). Criteri di progettazione, di realizzazione e di gestione. Caratteristiche e opzioni di trattamento dei residui (fanghi, acque di lavaggio, eluati di rigenerazione e salamoie concentrate). Unità di processo: classificazione per principio di funzionamento e obiettivi di trattamento.
3. Unità operative (principi e fenomenologia di processo, contaminanti target, campi applicativi). Cenni ai trattamenti preliminari (accumulo iniziale, grigliatura, stacciatura, pre-ossidazione). Destabilizzazione di sospensioni colloidali (teoria DLVO): coagulazione e flocculazione. Sedimentazione tradizionale (tipo I/II) e su strutture preformate (pacchi lamellari/tubolari). Chiariflocculazione tradizionale, in sistemi a bacino unico e combinato. Filtrazione rapida su supporto discreto (caratteristiche dei supporti, ciclo di filtrazione: curva di perforazione e perdite di carico, controlavaggio), filtrazione per contatto e filtrazione diretta. Cenni alla biofiltrazione (filtrazione lenta). Processi di aerazione e strippaggio (tipologia di reattori, diagrammi di operatività). Precipitazione. Adsorbimento su carbone attivo (caratteristiche degli adsorbenti, isoterme di adsorbimento, curva di breakthrough, GAC/PAC/BAC). Scambio ionico (caratteristiche delle resine, ciclo di operatività e rigenerazione: curva di eluizione, modalità di rigenerazione). Processi a membrana (microfiltrazione, ultrafiltrazione, nanofiltrazione, osmosi inversa, cenni a elettrodialisi). Cenni ai processi di ossidazione avanzata AOPs (produzione di radicali, cinetiche di reazione). Cenni ai processi biologici per la rimozione dei composti azotati.
4. Sicurezza igienica dell'acqua. Richiami alla sicurezza igienica (organismi indice ed indicatori, microrganismi patogeni, modelli di disinfezione). Disinfezione chimica e fisica (cloro-derivati; biossido di cloro; ozono; radiazione UV; peracidi: cenni). Formazione di sottoprodotti di disinfezione (DBPs) e relative tecniche e strategie di controllo.
5. Operazioni accessorie. Miscelazione (idraulica, meccanica, pneumatica) e sue applicazioni.
6. Esempi di trattamenti e filiere per la rimozione di specifici inquinanti: ferro, manganese, arsenico, idrogeno solforato, composti dell'azoto (nitrato, ammonio), microinquinanti organici (VOC, pesticidi, contaminanti emergenti, PFAS), durezza, salinità.

Prova scritta obbligatoria, senza prove in itinere
Prova orale obbligatoria
L’esame consta di una prova scritta obbligatoria e di una prova orale obbligatoria, alla quale si può accedere solo se si è raggiunta la sufficienza nella prova scritta. Le prove possono essere sostenute in differenti appelli.
La prova scritta comprende sia domande di teoria che esercizi numerici, per valutare le conoscenze di base acquisite durante il corso, la loro applicazione a problemi semplificati di trattamento, la capacità di analisi di problemi semplificati di trattamento.
La prova orale verte prevalentemente su domande che permettano di valutare la capacità di giudizio e di analisi autonoma degli studenti rispetto a problemi a maggior complessità rispetto a quelli proposti nella prova scritta. Ad esempio, è richiesto allo studente di argomentare la soluzione a un problema di trattamento individuando:

• la tipologia di dati e informazioni necessarie, anche quando questi dati e informazioni non sono già definite a priori, ma possono essere dedotte dal contesto,
• le possibili soluzioni, comparandole, per selezionare la più idonea, considerando i vincoli propri dello specifico contesto in relazione ai principi di processo.
  In entrambe le prove viene valutata la capacità e la chiarezza espositiva, e l’utilizzo della terminologia tecnica appropriata.
  Indicazioni di dettaglio si trovano su WeBeeP.

Antonelli M., Nurizzo C., Dispense e materiale a supporto (WeBeeP)
Crittenden J.C., Trussell R.R., Hand D.W., Howe K.J., Tchobanoglous G., MWH's Water Treatment: Principles and Design (3rd Edition), Editore: J. Wiley & Sons Inc., Hoboken (New Jersey), Anno edizione: 2012
American Water Works Association (AWWA), Water quality and treatment: a handbook of community water supplies, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 1999, ISBN: 0070016593
Sawyer C.N., McCarty P.L., Parkin G.F., Chemistry for Environmental Engineering and Science (5th Edition), Editore: The McGraw-Hill Series in Civil and Environmental Engineering. McGraw-Hill Inc., New York, NY, Anno edizione: 2003