ingegneria energetica

L’insegnamento vuole sviluppare la capacità da parte dello/a studente/ssa di visualizzare un problema usando un approccio geometrico per la soluzione, e di comprendere argomenti logico deduttivi sottolineando il ruolo delle ipotesi, ad esempio, tramite la costruzione di esempi e controesempi. Lo/a studente/ssa acquisisce strumenti e tecniche che permettono di operare con enti geometrici (vettori nel piano e nello spazio, rette, piani, coniche e quadriche) e algebrici (sistemi di equazioni lineari, matrici, polinomi, autovalori, autovettori, spazi vettoriali e loro trasformazioni). Lo/a studentessa acquisisce inoltre la capacità di collegare aspetti geometrici ed algebrici dello stesso problema. Infine egli/ella acquisisce le competenze necessarie per trattare numericamente, anche mediante l’utilizzo di un calcolatore, tutte quelle situazioni in cui i metodi algebrici non sono applicabili con “carta e penna� (ad esempio, risoluzione di un sistema lineare con un numero elevato di incognite ed equazioni). In particolare, lo/a studente/ssa impara a identificare un ente geometrico/algebrico, a riconoscerne le proprietà teoriche e a individuare e applicare il metodo algebrico/numerico più opportuno per il suo trattamento. L’implementazione e l’applicazione dei metodi numerici viene effettuata tramite il software MATLAB, di cui verrà appresa la sintassi di base.

L’insegnamento di Algebra Lineare e Geometria ha due obiettivi principali. Il primo è presentare argomenti di base di algebra lineare e geometria analitica, usando la geometria come motivazione, educando lo studente a pensare in modo geometrico, e quindi sviluppare l'intuizione, e a seguire il ragionamento logico deduttivo utilizzando un linguaggio formale appropriato. Il secondo obiettivo è presentare agli studenti i concetti fondamentali di alcuni metodi numerici di base dell’algebra lineare e la loro implementazione in ambiente Matlab, software numerico ormai ampiamente diffuso nel campo dell’ingegneria. In questo modo si vuole mostrare come gli aspetti teorici, simbolici e numerici interagiscono tra loro.

• Vettori nel piano e nello spazio e loro operazioni. Prodotto scalare, prodotto vettoriale e prodotto misto. Rette e piani nello spazio. Proiezioni ortogonali. • Matrici e loro operazioni. Matrici fortemente ridotte per righe. Sistemi di equazioni in forma matriciale e loro risoluzione con applicazioni geometriche. Equazioni matriciali, calcolo dell’inversa di una matrice. Determinanti. • Spazi vettoriali: definizioni, esempi ed applicazioni. Sottospazi vettoriali. Operazioni notevoli fra sottospazi. • Combinazioni lineari e dipendenza lineare. Metodo degli scarti. Basi di uno spazio vettoriale. Dimensione di uno spazio vettoriale. Dimensione di un sottospazio vettoriale finitamente generato. • Lo spazio vettoriale dei polinomi. La formula di Grassmann. • Applicazioni lineari. Immagine di un’applicazione lineare. Applicazioni lineari iniettive e suriettive. Isomorfismi. • Matrice di un’applicazione lineare. Endomorfismi e matrici quadrate. • Autovalori e autovettori. Autospazi di endomorfismi e di matrici. Polinomio caratteristico e spettro di un endomorfismo. Diagonalizzazione di un endomorfismo. • Basi ortonormali, matrici ortogonali. Algoritmo di Gram-Schmidt. Diagonalizzazione di matrici simmetriche mediante matrici ortogonali. Forme quadratiche e carattere di definizione. • Problemi metrici : distanza punto-retta, punto-piano, retta-retta. • Geometria quadratica: coniche, sfere. Quadriche non-degeneri in forma canonica. Riconoscimento di una quadrica. • Aritmetica di macchina: numeri di macchina, operazioni di macchina, errore di arrotondamento. Condizionamento di un problema numerico. Stabilità di un algoritmo. • Sistemi lineari: condizionamento e metodi numerici diretti. Fattorizzazioni di matrici: PA=LU, Choleski, QR e loro principali applicazioni. • Autovalori di matrici: condizionamento e metodi numerici: potenze, potenze inverse, QR (cenni). Decomposizione ai valori singolari di matrici e sue principali applicazioni.

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

Sul portale della didattica sarà disponibile il materiale didattico preparato dai docenti contenente anche esercizi svolti e proposti. Si fornisce una lista di testi di riferimento frequentemente utilizzati. M. Ferrarotti, M. Abrate “Lezioni di Algebra Lineare�, CELID, 2018. M. Ferrarotti, M. Abrate “Lezioni di Geometria�, CELID, 2018. L. Gatto, Lezioni di Algebra lineare e Geometria, CLUT, 2018. S. Greco, P. Valabrega, Lezioni di Geometria, Vol. 1 Algebra lineare, Vol. 2 Geometria Analitica, Ed. Levrotto e Bella, Torino 2009. G. Monegato, Metodi e algoritmi per il Calcolo Numerico, CLUT, 2008. A. Quarteroni, F. Saleri, P. Gervasio, Scientific Computing with MATLAB and OCTAVE, Springer, 2014. G. Strang, Algebra Lineare, Apogeo, 2008. G. Strang, Introduction to Linear Algebra, Wellesley-Cambridge Press, 2016. E. Carlini, LAG: the written exam v1 and v2, CLUT 2019. E. Carlini, 50 quiz di Geometria CELID 2011. G. Casnati, M.L. Spreafico, Allenamenti di Geometria, Ed. Esculapio, Bologna 2013. J. Cordovez, Chissà chi lo sa?, CLUT 2013. L. Scuderi, Laboratorio di Calcolo Numerico, CLUT, 2005.

Capacità di seguire una catena di ragionamenti logici; comprensione delle proprietà essenziali del calcolo differenziale e integrale per funzioni di una variabile. Acquisizione di una sufficiente manualità di calcolo.

L’insegnamento di Analisi Matematica I costituisce la cerniera tra la scuola media superiore e l’università . Lo scopo principale dell’insegnamento è di abituare gli studenti a seguire la concatenazione di semplici argomentazioni e di insegnare loro gli elementi fondamentali del calcolo differenziale e integrale per le funzioni di una variabile, con applicazioni alle equazioni differenziali ordinarie del primo e del secondo ordine.

Richiami: insiemi, operazioni sugli insiemi e simboli logici. Insiemi numerici, massimi e minimi, estremi. Proprietà di completezza dei numeri reali e sue conseguenze. Funzioni: iniettività e suriettività ; funzioni composte e inverse. Funzioni reali di variabile reale: funzioni elementari, monotonia e inverse delle funzioni elementari. (Circa 15 ore) Limiti e continuità : Limiti di funzioni e successioni; continuità . Teoremi sui limiti: unicità del limite, permanenza del segno e limitatezza locale, teoremi di confronto. Limiti di funzioni monotone. Algebra dei limiti. Forme indeterminate. Confronto locale di funzioni. Simboli di Landau. Infiniti e infinitesimi. Ordine di infinito e di infinitesimo, parte principale rispetto a un campione. Asintoti. Il numero e. Limiti notevoli trigonometrici ed esponenziali. Funzioni continue su un intervallo: esistenza degli zeri e dei massimi e minimi. (Circa 24 ore) Derivate: significato geometrico e fisico. Regole di derivazione. Derivate delle funzioni elementari. Derivate e continuità . Punti di non derivabilità , punti di estremo e punti critici. Teorema di Fermat. Funzioni derivabili su intervalli e teoremi fondamentali del calcolo differenziale (Rolle e Lagrange) e loro conseguenze. Regola di de L'Hôpital. Formula di Taylor e sviluppi di Maclaurin fondamentali. Uso degli sviluppi di Taylor nello studio del comportamento locale delle funzioni: confronto di funzioni, estremi, convessità . Applicazioni allo studio del grafico di funzioni. (Circa 23 ore) Primitive e regole di calcolo delle primitive; primitive di funzioni razionali. Integrale definito. Proprietà dell’integrale. Media integrale, teorema della media e Teorema Fondamentale del Calcolo Integrale. Relazione tra primitive e integrazione definita. Integrali impropri: definizioni e criteri di convergenza. (Circa 21 ore) Numeri complessi ed equazioni differenziali: forma algebrica, forma trigonometrica ed esponenziale dei numeri complessi. Parte reale, parte immaginaria, modulo e argomento. Radici dei numeri complessi. Teorema Fondamentale dell'Algebra. Esponenziale di un numero complesso e formule di Eulero. Equazioni differenziali: il problema di Cauchy. Equazioni differenziali del primo ordine, lineari e a variabili separabili. Equazioni differenziali lineari del secondo ordine a coefficienti costanti. (Circa 17 ore)

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I testi di seguito elencati sono da considerarsi indicativi. Maggiori dettagli verranno forniti dal docente in aula. C. Canuto, A. Tabacco. Analisi Matematica I. Pearson, 2021. S. Lancelotti. Lezioni di Analisi Matematica 1. Celid, 2013. F. Nicola. Analisi Matematica I. Appunti delle lezioni. CLUT, 2018.

Al termine dell’insegnamento lo studente - Sarà in grado di utilizzare un linguaggio tecnico-scientifico appropriato - conoscerà la struttura atomica e le configurazioni elettroniche, comprendendone il ruolo nella determinazione delle proprietà periodiche degli elementi. - Conoscerà le diverse tipologie di legame chimico, sapendone definire le caratteristiche principali (es. energia di legame, lunghezza di legame, ordine di legame). - Saprà ricavare formule di struttura di molecole e ioni. - Sarà in grado di interpretare e bilanciare le reazioni chimiche, comprendendo le relazioni ponderali tra reagenti e prodotti. - Conoscerà struttura e proprietà dei solidi (ionici, covalenti, metallici e molecolari), nonché le proprietà chimiche e fisiche di gas, liquidi e soluzioni. - Saprà interpretare gli aspetti termodinamici e cinetici delle reazioni chimiche - Saprà interpretare gli aspetti energetici relativi a sistemi chimici ed elettrochimici. - Saprà applicare le conoscenze acquisite alla risoluzione di esercizi di calcolo relativi alle leggi dei gas, alle proprietà colligative delle soluzioni, agli equilibri chimici, alla termochimica, al pH, alle celle galvaniche e ai processi elettrolitici.

L'insegnamento si propone di fornire le basi necessarie per l'interpretazione di fenomeni chimici, per la conoscenza della struttura e delle proprietà dei solidi cristallini e per la comprensione ed il calcolo dei fenomeni energetici relativi a sistemi chimici ed elettrochimici. L'insegnamento intende fornire allo studente una solida preparazione scientifica, volta alla conoscenza, alla comprensione e alla descrizione della struttura e delle proprietà della materia, contribuendo, contestualmente agli altri insegnamenti del primo anno, al consolidamento dei fondamenti culturali tecnico-scientifici propri di ogni ingegnere. L’insegnamento di Chimica costituisce pertanto uno strumento efficace per l’accrescimento sia della capacità di ragionamento critico che dell’uso appropriato del linguaggio scientifico.

ATOMO Costituzione del nucleo, struttura dell'atomo di idrogeno e modelli atomici di Bohr e quantistico-ondulatorio. Numeri quantici, principio di esclusione e regola di Hund Forma spaziale degli orbitali s,p,d CLASSIFICAZIONE DEGLI ELEMENTI E TAVOLA PERIODICA Configurazione elettronica degli elementi e periodicità nelle loro proprietà chimiche e fisiche Raggio atomico, energia di ionizzazione ed affinità elettronica. Suddivisione in metalli, nonmetalli e semimetalli. Generalità sui gruppi principali della tavola periodica e su alcuni metalli di transizione. LEGAME CHIMICO Il legame ionico, covalente, metallico. Legame semplice, doppio e triplo. Geometria molecolare, teoria dell'ibridazione e della risonanza. Cenni sulla teoria degli orbitali molecolari. INTERAZIONI INTERMOLECOLARI Interazioni di van der Waals e legame a idrogeno. NOMENCLATURA, FORMULE E STECHIOMETRIA Massa atomica e molecolare, mole, numero di Avogadro; definizioni ed unità di misura. Reazioni acido-base e formazione di sali. Stato di ossidazione e bilanciamento di reazioni redox. Relazioni ponderali in una reazione, reagente limitante. Reazioni di combustione. STATO GASSOSO Leggi dei gas ideali. Equazione di stato dei gas ideali. Distribuzione statistica delle energie (Boltzmann). Equazione di stato dei gas reali. STATO LIQUIDO Tensione di vapore di liquidi puri. Soluzioni e modi di esprimere la loro concentrazione. Dissociazione elettrolitica e grado di ionizzazione. Proprietà colligative di soluzioni elettrolitiche e non. Definizione di acido e base secondo Arrhenius, Brönsted e Lewis. Prodotto ionico dell'acqua. pH, pOH e idrolisi dei sali. STATO SOLIDO Cella elementare e struttura dei più semplici solidi cristallini. Reticoli cristallini. Classificazione dei solidi. EQUILIBRI TRA FASI Liquefazione dei gas. Diagramma di stato di sostanze pure (acqua e anidride carbonica). CINETICA CHIMICA E CATALISI Velocità e ordine di reazione. Equazione di Arrhenius. Energia di attivazione. Catalisi e catalizzatori. EQUILIBRIO CHIMICO Legge di azione di massa. Equilibri chimici omogenei ed eterogenei. Principio di le Chatelier ed influenza della temperatura sull'equilibrio. TERMODINAMICA CHIMICA Primo, secondo e terzo Principio. Entalpia di reazione e legge di Hess. Energia libera ed entropia in una reazione. Criterio di spontaneità . ELETTROCHIMICA Potenziale normale ed effettivo di un elettrodo. Celle elettrochimiche ed equazione di Nernst. Forza elettromotrice di una pila. Reattività di metalli con acidi ossidanti e non. Elettrolisi e leggi di Faraday. CHIMICA ORGANICA Nomenclatura e proprietà dei principali composti organici. I gruppi funzionali più comuni e le loro principali reazioni. Isomeria strutturale.

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I testi consigliati, scelti tra quelli elencati, saranno comunicati a lezione dal Docente titolare dell'insegnamento. ' P. Atkins, L. Jones, Principi di Chimica, Zanichelli ' Giannoccaro, Doronzo, Elementi di stechiometria, EdiSES ' Manfredotti-Lanfredi, Tiripicchio, Fondamenti di Chimica, Casa Editrice Ambrosiana ' R. Michelin A. Munari, Fondamenti di Chimica per l'ingegneria, Cedam ' Petrucci-Harwood, Chimica generale,Principi e moderne applicazioni,Piccin ' Schiavello, Palmisano, Fondamenti di Chimica, EdiSES ' M.S.Silberberg, Chimica, Mc Graw-Hill Materiale utile si trova anche sul sito della didattica online del Politecnico di Torino o nelle pagine web dei singoli corsi.

• Conoscenza e capacità di comprensione (acquisizione delle basi teoriche e sperimentali della meccanica e della termodinamica e comprensione critica delle loro leggi; avvio alla comprensione del metodo scientifico, della natura e delle modalità della ricerca in Fisica). - Applicazione pratica delle conoscenze acquisite (capacità di identificazione degli elementi essenziali di un fenomeno, in termini di ordine di grandezza e di livello di approssimazione necessario; capacità di applicazione delle leggi e delle teorie a situazioni concrete mediante la risoluzione di problemi). - Apprendimento delle nozioni propedeutiche agli insegnamenti comuni e di indirizzo dei Corsi di Laurea di riferimento.

L’obiettivo principale dell'Insegnamento di Fisica I è di fornire allo studente una solida preparazione scientifica di base volta alla conoscenza, alla comprensione e alla descrizione quantitativa delle leggi fondamentali della natura, per quanto principalmente attiene alla meccanica e alla termodinamica. A tale scopo, l'insegnamento mira a dotare gli studenti dei necessari strumenti culturali e metodologici.

INTRODUZIONE I ll metodo sperimentale e le grandezze fisiche. L’operazione di misurazione. Dimensioni delle osservabili fisiche e unità di misura. Tipi di incertezze sperimentali e propagazione delle incertezze. CINEMATICA del punto. Richiami di calcolo vettoriale. Sistemi di riferimento. Posizione e spostamento, velocità , accelerazione in una e più dimensioni. Moto uniforme. Moto uniformemente accelerato. Moto vario. Moto in coordinate polari e cilindriche. Coordinate intrinseche (accelerazione tangenziale e normale). Moto circolare ed altri esempi. Cinematica dei moti relativi: leggi di composizione delle velocità e delle accelerazioni. DINAMICA del punto. Leggi di Newton. Forza e massa. Sistemi di riferimento inerziali. Forze in natura. Forze centrali. Forza di gravità . Forza elastica. Forze vincolari. Attrito statico e dinamico. Attrito viscoso. Sistemi di riferimento non inerziali: forze d’inerzia o apparenti. Lavoro ed energia cinetica: definizione di lavoro, teorema dell’energia cinetica. Energia potenziale e conservazione dell’energia: campi conservativi di forze ed energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Esempi ed applicazioni. Oscillatore armonico: moto armonico semplice, cenni al moto armonico smorzato e forzato e al concetto di risonanza. Quantità di moto e momento angolare: quantità di moto e teorema dell’impulso. Momento della forza e momento angolare. Il teorema del momento angolare. Legge di gravitazione universale. Leggi di Keplero. Legge di gravitazione di Newton, massa inerziale e gravitazionale. Principio di sovrapposizione degli effetti. Campo gravitazionale generato da una massa. Linee di campo e flusso. Potenziale gravitazionale. Teorema di Gauss per il campo gravitazionale. Campo generato da una distribuzione di massa a simmetria sferica ed altri esempi. DINAMICA dei Sistemi di più particelle e URTI. Sistemi discreti e continui. Forze interne ed esterne. Centro di massa. Quantità di moto di un sistema di punti materiali. Teorema del centro di massa (I equazione cardinale della dinamica) e conservazione della quantità di moto. Momento angolare di un sistema: Teorema del momento angolare (II equazione cardinale della dinamica) e conservazione del momento angolare. Riferimento del centro di massa e teoremi di Koenig. Urti: quantità di moto ed energia cinetica negli urti. Urti elastici e anelastici di I e II specie. DINAMICA e STATICA del Corpo Rigido. Definizione di corpo rigido. Corpo rigido in pura traslazione. Corpo rigido in rotazione attorno a un asse fisso. Momento di inerzia. Teorema di Huygens-Steiner. Energia cinetica di un corpo rigido. Moto di rotolamento senza e con strisciamento. Leggi di conservazione per il moto di un corpo rigido. Condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Esempi ed applicazioni. MECCANICA DEI FLUIDI. Pressione. Statica dei fluidi: legge di Stevino. Leggi di Pascal e di Archimede. Dinamica dei fluidi ideali: linee di flusso e tubo di flusso. Portata. Teorema di Bernoulli. Esempi ed applicazioni. Cenni sul moto viscoso. TERMODINAMICA: calorimetria, I principio e gas perfetti. Termometria, trasmissione del calore. Equilibrio termodinamico e variabili di stato. Trasformazioni termodinamiche: reversibili e irreversibili. Trasformazioni adiabatiche, isoterme, isobare e isocore. Primo principio della Termodinamica, energia interna. Calorimetria. Gas perfetti. Cenni alla teoria cinetica dei gas. Calore, lavoro ed energia interna. Applicazioni del I principio ai gas perfetti (relazione di Mayer, trasformazioni isoterme e adiabatiche). TERMODINAMICA: II principio ed entropia. Secondo principio della Termodinamica: enunciati di Kelvin e di Clausius. Macchine termiche e frigorifere. Rendimento ed efficienza. Ciclo di Carnot ed altri cicli. Teorema di Carnot. Temperatura termodinamica. Teorema di Clausius. Entropia.

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P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica, vol. I, seconda edizione, EdiSes editore S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, M. Villa. Fisica generale - Meccanica e Termodinamica, seconda edizione, Casa Editrice Ambrosiana

Lo studente deve acquisire due tipologie fondamentali di conoscenze: (i) la capacità di risolvere problemi concreti mediante programmi da implementare in un linguaggio di programmazione ed eseguire su un calcolatore; (ii) la capacità di comprendere aspetti quantitativi dell’informatica quali prestazioni, capacità di calcolo, rappresentazione dell’informazione, e l’organizzazione degli elaboratori. Queste capacità vengono applicate alla soluzione di problemi di rilevanza pratica.

L’insegnamento, obbligatorio per tutti gli studenti, si propone un duplice obiettivo: da un lato, introdurre gli studenti alle problematiche legate all’informatica sia dal punto di vista “culturale� che da quello tecnologico. Dall’altro, insegnare l’uso di un linguaggio di programmazione per un elaboratore, quale strumento per la soluzione di problemi reali.

o Teoria [8 ore] + Rappresentazione dell’informazione + Architetture dei sistemi di elaborazione + Architettura software o Problem solving e algoritmi [12 ore] + diagrammi di flusso (flow chart), pseudo-codice per la risoluzione di problemi concreti complessi o Linguaggio Python (40 ore) + Tipi di dato primitivi + Variabili e costanti numeriche + Stringhe e metodi per stringhe + Input e Output di dati numerici e di stringhe + Operatori aritmetici elementari, potenze, funzioni matematiche + Variabili booleane e operatori + Costrutti di controllo di flusso (condizionali e iterativi) + Funzioni e passaggio di parametri + Liste, Insiemi, Dizionari + Strutture complesse (dizionari di insiemi e dizionari di liste) + Lettura e scrittura di file di testo + Gestione delle eccezioni

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• Dispense del corso a cura del docente - Concetti di informatica e fondamenti di Python (Seconda edizione), Cay Horstmann Rance D. Necaise, APOGEO, ISBN 9788891635433, http://www.apogeoeducation.com/concetti-di-informatica-e-fondamenti-di-python.html

Conoscenza della lingua inglese, attraverso l’acquisizione della certificazione IELTS 5.0, che sviluppa le quattro abilità Writing – Listening – Speaking - Reading.

Il Politecnico ha inserito la lingua inglese tra gli insegnamenti obbligatori dei corsi di laurea e richiede il superamento dell’esame IELTS con punteggio 5.0 o certificazione sostitutiva (https://didattica.polito.it/cla/it/certificazioni). A tal scopo il Centro Linguistico d’Ateneo offre una serie di percorsi didattici differenziati sulla base del livello di conoscenza iniziale sia in aula con i CEL sia in autoapprendimento.

Il risultato del test di livello attribuisce un percorso didattico: Beginner: Si consiglia di parlare con un esperto linguistico Elementary: Si consiglia di parlare con un esperto linguistico Pre-Intermediate: Lezioni in aula orientate al livello IELTS 5.0 Objective 5 (o video lezioni) Writing Tutorials Speaking Tutorials Reading Tutorials Listening Tutorials Grammar Tutorials Vocabulary Tutorials Speaking Fluency for IELTS 5.0 Intermediate: Corso IELTS Intensive – videolezioni Writing Tutorials Speaking Tutorials Reading Tutorials Listening Tutorials Grammar Tutorials Vocabulary Tutorials Speaking Fluency for IELTS 5.0 Le attività didattiche sono proposte ciclicamente in corso d’anno. I link di iscrizione sono presenti sul tab Lingue della pagina personale del Portale della Didattica quando il corso/attività è disponibile. Le videolezioni sono accessibili dalla sezione Materiale Propedeutico della pagina personale del Portale della Didattica.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;
Exam: Written test; Compulsory oral exam;
... Il Politecnico organizza una sessione IELTS al mese (escluso agosto). Per tutte le informazioni sulle sessioni IELTS per gli studenti del Politecnico: https://didattica.polito.it/cla/it/ielts

Beginner: Si consiglia di parlare con un esperto linguistico Elementary: Si consiglia di parlare con un esperto linguistico Pre-Intermediate: Complete IELTS Bands 4 – 5 (Student’s book with answers & CD ROM) Cambridge University Press ISBN 978 0 521 179560 Intermediate: IELTS Trainer Six Practice Tests with answers Cambridge University Press

L'insegnamento si propone l'obiettivo generale di fornire allo studente una formazione di base sui materiali capace di coniugare sinergicamente aspetti scientifici ad aspetti tecnologici, fornendo linee-guida per la traduzione di conoscenze di base in strumenti sfruttabili nella progettazione. Quindi al termine dell'insegnamento si chiederà allo studente di: - conoscere la dipendenza delle proprietà macroscopiche dei materiali da aspetti di livello atomico e microstrutturale (area delle conoscenze) - conoscere la possibilità di applicare queste conoscenze di base al controllo delle proprietà del materiale, per renderle più adatte alla specifica applicazione (area delle conoscenze); - avere consapevolezza dell'importanza della selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto (area della comprensione); - essere in grado di comprendere i meccanismi di scambio termico e il ruolo dei materiali nelle trasformazioni energetiche; -essere in grado di risolvere esercizi di calcolo relativi alla combustione (area delle abilità e delle conoscenze)

I materiali rivestono un ruolo di grande rilievo nella progettazione e l'insegnamento di Scienza e Tecnologia dei Materiali si propone di fornire una cultura ingegneristica di base sui materiali, con particolare enfasi alle correlazioni esistenti tra struttura, microstruttura e prestazione del materiale, sottolineando quindi le potenzialità di progettazione con materiali tradizionali ed innovativi attraverso un controllo delle loro caratteristiche microstrutturali. L’insegnamento si propone di approfondire con particolare attenzione gli aspetti legati alle applicazioni dei materiali nell’ingegneria energetica. A questo scopo sono previste specifiche lezioni, in forma di seminari, finalizzate alla comprensione di alcuni aspetti legati alla conversione e l’impiego dell’energia.

Seminari relativi a concetti generali ed esempi applicativi dei materiali nell’ingegneria energetica: la trasmissione del calore e i suoi meccanismi; sistemi a combustione; sistemi fotovoltaici; impianti eolici. Struttura dei materiali cristallini e amorfi (richiami al corso di Chimica). Classificazione dei materiali. Difetti reticolari, costituenti microstrutturali dei materiali (soluzioni solide interstiziali e sostituzionali, fasi intermedie). Diffusione allo stato solido, nucleazione e crescita. Trasformazioni in condizioni di equilibrio e relativi diagrammi di stato (fusione/solidificazione), lettura e interpretazione; fondamenti dei trattamenti termici (in particolare per le leghe Fe-C), raffreddamento di non equilibrio, evoluzione microstrutturale e conseguenze sulle proprietà . Proprietà meccaniche dei materiali: comportamento elastico e plastico dei materiali e correlazione alla struttura dei materiali. Metodi di rafforzamento dei materiali metallici. Proprietà termiche dei materiali. Isolanti termici. Vetri temprati e vetri speciali per il risparmio energetico. Proprietà elettriche (materiali conduttori, semiconduttori e piezoelettrici) e ottiche dei materiali. Combustione industriale (potere calorifico; aria teorica di combustione, volume e composizione dei fumi, temperatura teorica di combustione, perdita al camino).

Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... Esame individuale scritto. Il testo d’esame prevede la verifica delle conoscenze/abilità acquisite e verterà su tutti gli argomenti trattati a lezione. 3 ESERCIZI NUMERICI (1 sulle proprietà meccaniche o termiche; 1 sui DDS; 1 sui combustibili), 3 DOMANDE APERTE. Durata 120 min. Non è possibile consultare testi o appunti.

W.D. Callister, Scienza e ingegneria dei Materiali; un Introduzione, EdiSes, Napoli Verrà fornita copia dei lucidi proiettati a lezione (download dal portale della didattica)

Comprensione degli argomenti trattati e abilità di calcolo nell’utilizzo dei relativi strumenti matematici introdotti. Capacità di riconoscere ed utilizzare adeguati strumenti matematici nelle discipline ingegneristiche. Capacità di costruire un percorso logico, utilizzando gli strumenti introdotti.

L’insegnamento di Analisi Matematica II presenta gli argomenti di base dell’Analisi Matematica delle funzioni di più variabili. I principali argomenti trattati sono il calcolo differenziale per le funzioni di più variabili e le sue applicazioni, l’integrazione multipla, curvilinea e di superficie. L'insegnamento presenta inoltre la teoria delle serie numeriche, di potenze e di Fourier.

Richiami sui vettori. Cenni di topologia di R^n. Funzioni di più variabili, campi vettoriali. Limiti e continuità . Derivate parziali e direzionali, matrice Jacobiana. Differenziabilità , gradiente e piano tangente al grafico. Derivate seconde, matrice Hessiana. Polinomio di Taylor. Punti critici, massimi e minimi liberi (1,5 cfu) Integrali doppi e tripli, baricentri. Lunghezza di una curva e area di una superficie cartesiana. Integrali curvilinei e di superficie (solo superfici cartesiane), circuitazione e flusso di un campo vettoriale. Campi conservativi. Teoremi di Green, della divergenza e del rotore (2,5 cfu). Definizioni e criteri di convergenza per le serie numeriche. Serie di potenze. Serie di Fourier (2 cfu).

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I testi, tra quelli elencati, saranno comunicati a lezione dal docente titolare dell’insegnamento. Raccolte di esercizi, per tema, e testi di prove d’esame degli anni precedenti sono disponibili sulla pagina del Portale della Didattica dedicata all’insegnamento. - C. Bianca, L. Mazzi “Pillole di Analisi Matematica II�, CLUT, 2014 - S. Lancelotti, “Lezioni di Analisi Matematica II�, Celid, 2017. - S. Lancelotti, “Esercizi e quiz di Analisi Matematica II�, Celid, 2017. - V. Barutello, M. Conti, D. Ferrario, S. Terracini, G. Verzini, "Analisi Matematica", volume 2, Apogeo, 2013. - M. Bramanti, C. Pagani, S. Salsa. “Analisi matematica 2�, Zanichelli, 2009. - S. Salsa, A. Squellati. “Esercizi di Analisi matematica 2�, Zanichelli 2011. - C. Canuto, A. Tabacco, "Analisi Matematica II", Springer, 2014.

L'insegnamento propone di fornire agli allievi ingegneri le conoscenze e le metodologie necessarie alla modellazione ed alla rappresentazione grafica di elementi di macchine, con particolare riferimento alla normativa nazionale ed internazionale. Lo studente dovrà acquisire l'abilità di rappresentare e quotare i più comuni organi di macchine, tenendo conto delle esigenze funzionali e produttive nonché di interpretare in modo univoco e corretto disegni di particolari e complessivi.

Il linguaggio base di tutte le attività ingegneristiche è rappresentato, nella maggior parte dei casi, dal disegno che coinvolge l'ingegnere in due attività distinte: la modellazione e la comunicazione. Nell'attività di progettazione ed analisi di sistemi, processi ed impianti industriali, tipici dell'ingegneria industriale, l'ingegnere utilizza il disegno per la scelta della soluzione costruttiva, l'effettuazione dei calcoli di progetto, con le analisi tecnico-economiche comparate delle diverse soluzioni; in questo senso il disegno non si presenta solo come un'attività puramente grafica, ma come la sintesi dell'elevato patrimonio conoscitivo dell'ingegnere in un prodotto rispondente a delle specifiche funzionali, produttive ed economiche. Nella realtà produttiva attuale, il disegno tecnico è un documento per comunicare, in maniera completa, precisa, univoca e rigorosa, tutte le informazioni di un componente industriale con l'obiettivo principale della sua fabbricazione.

INTRODUZIONE AL DISEGNO TECNICO [6 ore]: Il disegno come linguaggio grafico per la comunicazione di informazioni tecniche. Collocazione del disegno nel ciclo di vita del prodotto. Il prototipo digitale. Normazione ed unificazione nell'ambito del disegno tecnico: scale, formati dei fogli, linee e simbologia grafica. PROIEZIONI ORTOGONALI E SEZIONI [12 ore]: Le proiezioni ortografiche di solidi e loro compenetrazione. Le sezioni e relative norme di rappresentazione. Le proiezioni assonometriche. QUOTATURA E LA RAPPRESENTAZIONE DEGLI ERRORI [12 ore]: La disposizione delle quote e relative normative. I sistemi di quotatura. La quotatura funzionale e tecnologica. Le tolleranze dimensionali. Il sistema di tolleranze secondo la normativa ISO. Il sistema di accoppiamento foro-base ed albero-base. Finitura superficiale, rugosità e sua indicazione a disegno. Cenni sulle catene di tolleranze. Cenni sulle tolleranze geometriche. ORGANI E COLLEGAMENTI MECCANICI [9 ore]: Organi filettati: definizioni. Sistemi di filettature e relative norme di rappresentazione e quotatura. Viti, bulloni, ghiere filettate e dispositivi antisvitamento. Collegamenti albero-mozzo. Spine, anelli elastici. Cenni sulla rappresentazione di cuscinetti, cinghie e pulegge.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... L'esame consiste in una prova grafica integrata, suddivisa in tre parti: domande di teoria, esercizi di calcolo, disegno. La prova ha una durata di 2h. Le domande di teoria sono volte ad accertare la preparazione teorica degli allievi su tutti gli argomenti trattati durante l'insegnamento. Sono domande del tipo vero/falso e/o risposta multipla (valutazione 1 punto per ciascuna domanda). Nelle domande a risposta multipla, le risposte errate o non date hanno una penalità di -0,25. Nelle domande vero/falso le risposte errate o non date valgono -0,5. L' esercizio di calcolo riguarda la caratterizzazione degli accoppiamenti (valutazione 5 punti). Gli esercizi di disegno riguardano una rappresentazione in 2D con sezioni, viste opportune e quotatura completa di un pezzo in vista isometrica (valutazione 11 punti) e una rappresentazione di un collegamento filettato (valutazione 8 punti). Gli esercizi di disegno si possono svolgere su fogli formato A3 bianchi o A4 bianchi o su carta millimetrata. Durante la prova scritta non si potranno consultare appunti, testi, dispense e formulari. Inoltre, non è ammesso portare in aula dispositivi multimediali con accesso al web (ad esempio, smartphone, smartwatch e tablet). E’ ammesso l’utilizzo della calcolatrice scientifica. L’esame è superato se l’elaborato scritto ottiene un voto da 18/30 a 30/30 (lode inclusa). Gli studenti potranno visionare il compito corretto durante un incontro in presenza la cui data verrà comunicata agli studenti tramite avviso sul portale della didattica in concomitanza con la pubblicazione dei risultati della prova scritta. Non è previsto un esame orale.

1) E. Chirone, S. Tornincasa, Disegno Tecnico Industriale, vol. I e II, ed. Il Capitello, Torino 2) S. Tornincasa, A. Zompì, E. Vezzetti, S. Moos: Quotatura funzionale degli organi di macchine, Edizioni CLUT, Torino

Elettrotecnica/Macchine elettriche (Elettrotecnica)Al termine dell’insegnamento gli studenti: * sapranno riconoscere i principali componenti dei circuiti elettrici * sapranno riconoscere le connessioni presenti in un circuito elettrico * sapranno risolvere reti elettriche in corrente continua e alternata con i principali teoremi di rete * conosceranno le principali applicazioni in corrente alternata (linea di trasmissione, rifasamento, sistemi trifase) * sapranno risolvere circuiti in corrente alternata (monofase e trifase) mediante applicazione di bilanci di potenze Elettrotecnica/Macchine elettriche (Macchine elettriche)Al termine dell’insegnamento gli studenti: * conosceranno i criteri di utilizzo ed i campi di applicazione delle principali macchine elettriche * conosceranno i principi di funzionamento delle principali macchine elettriche utilizzate in campo industriale * sapranno analizzare e valutare le prestazioni delle macchine elettriche * sapranno effettuare la scelta delle opportune macchine elettriche da inserire in sistemi meccani

Elettrotecnica/Macchine elettriche (Elettrotecnica)L’elettrotecnica è una materia che tratta principalmente la modellistica dei fenomeni elettrici ma, per mezzo di analogie fisiche, è possibile sfruttare i modelli e gli strumenti dell’elettrotecnica in molte altre discipline (fenomeni termici, fenomeni idraulici, etc…). La natura molto trasversale di questa materia fa sì che sia inserita in diversi corsi di studio ingegneristici. In questo contesto, l’insegnamento Elettrotecnica tratterà i modelli dei principali fenomeni fisici del mondo elettrico, fornirà un metodo rigoroso per la descrizione delle connessioni circuitali e analizzerà i principali metodi per la soluzione di circuiti in corrente continua e corrente alternata con particolare riferimento alle applicazioni, operanti alla frequenza industriale, che ci circondano nella vita quotidiana. Elettrotecnica/Macchine elettriche (Macchine elettriche)Lo studio delle macchine elettriche rappresenta una materia chiave nella cosiddetta transizione energetica che prevede l'utilizzo di energia elettrica in tutte le attività antropiche. I due principali aspetti riguardano la mobilità e la sostenibilità energetica mediante conversione dell'energia naturale in forma elettrica, abbandonando progressivamente l'uso di combustibili fossili. A partire dalle conoscenze acquisite nell’insegnamento di elettrotecnica, i contenuti del corso di macchine elettriche si pongono come obiettivo quello di dare agli studenti le basi teoriche e metodologiche necessarie per comprendere ed analizzare il funzionamento ed i principali concetti operativi delle macchine elettriche e per un utilizzo razionale, corretto e sicuro delle principali macchine elettriche.

Elettrotecnica/Macchine elettriche (Elettrotecnica)Il modulo di Elettrotecnica è diviso nei seguenti argomenti: 1. Grandezze elettriche e leggi topologiche 2. Componenti e connessioni 3. Circuiti in corrente continua 4. Reti dinamiche del primo ordine 5. Reti in corrente alternata 6. Sistemi trifaseElettrotecnica/Macchine elettriche (Macchine elettriche)Il modulo di Macchine Elettriche è diviso nei seguenti argomenti: 1. Principi di conversione elettromeccanica dell’energia e richiami di elettromagnetismo 2. Materiali per l’elettrotecnica e circuiti magnetici 3. Modello termico delle macchine elettriche 4. Macchina elettrica a corrente continua 5. Trasformatore monofase e trifase 6. Motore ad induzione

Elettrotecnica/Macchine elettriche (Elettrotecnica)Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Elettrotecnica/Macchine elettriche (Macchine elettriche)Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;
Elettrotecnica/Macchine elettriche (Elettrotecnica)Exam: Written test; Optional oral exam; Elettrotecnica/Macchine elettriche (Macchine elettriche)Exam: Written test; Optional oral exam;
... Elettrotecnica/Macchine elettriche (Elettrotecnica)STRUTTURA GENERALE DELL’ESAME L'esame prevede una prova scritta per la parte di Elettrotecnica e di Macchine Elettriche e una eventuale prova orale da sostenere nei casi descritti successivamente nel paragrafo dedicato alla prova orale. PROVA SCRITTA La prova scritta si terrà nei giorni e orari previsti dal calendario esami e sarà costituita da una prima parte relativa al programma di Elettrotecnica ed una seconda a quello di Macchine Elettriche valutate ciascuna con voto massimo pari a 16 punti (per ciascuna delle due parti). Entrambe le prove sono composte da 1. una parte con 4 domande sugli argomenti teorici. Le domande possono essere presentate nella forma di “risposta multipla con 4 opzioni e 1 sola risposta corretta� oppure “risposta numerica dove conta solo il risultato a meno di una tolleranza indicata nel testo della domanda�. Ogni domanda ha valore di 1 punto per un totale di 4 punti. 2. una parte con 2 esercizi di cui viene corretto sia il procedimento che il risultato. Ogni esercizio ha un valore di 6 punti per un totale di 12 punti. Ogni modulo è valutato su base 16. Il voto unico finale risulterà dalla somma dei voti parziali ottenuti nei due moduli in cui è suddiviso l’insegnamento. MATERIALE AMMESSO Durante la prova scritta è ammesso l’uso del seguente materiale: * calcolatrice scientifica * fogli di brutta (che non verranno ritirati) * matita e penna * quanto non espressamente concesso è da considerarsi vietato (esempio: non è ammesso il formulario). DURATA ESAME La durata dell’esame completo è pari a 2h (1h per il modulo di elettrotecnica ed 1h per il modulo di macchine elettriche). CRITERI DI SUPERAMENTO DELLA PROVA SCRITTA L’esame scritto viene considerato superato se sono soddisfatte tutte le seguenti condizioni (and logico): * conseguimento di almeno 2 punti per la parte con domande teoriche per ciascun modulo * conseguimento di almeno 5 punti per la parte relativa agli esercizi per ciascun modulo * conseguimento di almeno 16/30 come voto totale dei due moduli PROVA ORALE Per gli studenti che superano le precedenti condizioni potrà essere richiesta una prova orale che si terrà ' nei giorni e orari previsti dal calendario esami. La prova orale consiste in una discussione su argomenti teorici e pratici di tutto il programma. L'orale si terrà nei seguenti casi: * obbligatoriamente per tutti gli studenti ammessi con voto della prova scritta non sufficiente (16 o 17) * a richiesta del docente al fine di chiarire alcuni aspetti della prova scritta: entro alcuni giorni successivi alla prova scritta. * a richiesta dello studente. La prova orale viene valutata in trentesimi. ASSEGNAZIONE DEL VOTO FINALE Il voto dello scritto e dell'orale contribuiscono al voto finale. In assenza di orale verrà ' verbalizzato il voto della prova scritta qualora risulti maggiore o uguale a 18/30. LODE Se lo studente raggiunge un voto > 31 e (and logico) ha sostenuto la prova orale il voto finale è 30L Se lo studente raggiunge un voto > 31 senza aver sostenuto la prova orale, il voto satura a 30.Elettrotecnica/Macchine elettriche (Macchine elettriche)STRUTTURA GENERALE DELL’ESAME L'esame prevede una prova scritta per la parte di Elettrotecnica e di Macchine Elettriche e una eventuale prova orale da sostenere nei casi descritti successivamente nel paragrafo dedicato alla prova orale. PROVA SCRITTA La prova scritta si terrà nei giorni e orari previsti dal calendario esami e sarà costituita da una prima parte relativa al programma di Elettrotecnica ed una seconda a quello di Macchine Elettriche valutate ciascuna con voto massimo pari a 16 punti (per ciascuna delle due parti). Entrambe le prove sono composte da 1. una parte con 4 domande sugli argomenti teorici. Le domande possono essere presentate nella forma di “risposta multipla con 4 opzioni e 1 sola risposta corretta� oppure “risposta numerica dove conta solo il risultato a meno di una tolleranza indicata nel testo della domanda�. Ogni domanda ha valore di 1 punto per un totale di 4 punti. 2. una parte con 2 esercizi di cui viene corretto sia il procedimento che il risultato. Ogni esercizio ha un valore di 6 punti per un totale di 12 punti. Ogni modulo è valutato su base 16. Il voto unico finale risulterà dalla somma dei voti parziali ottenuti nei due moduli in cui è suddiviso l’insegnamento. MATERIALE AMMESSO Durante la prova scritta è ammesso l’uso del seguente materiale: * calcolatrice scientifica * fogli di brutta (che non verranno ritirati) * matita e penna * quanto non espressamente concesso è da considerarsi vietato (esempio: non è ammesso il formulario). DURATA ESAME La durata dell’esame completo è pari a 2h (1h per il modulo di elettrotecnica ed 1h per il modulo di macchine elettriche). CRITERI DI SUPERAMENTO DELLA PROVA SCRITTA L’esame scritto viene considerato superato se sono soddisfatte tutte le seguenti condizioni (and logico): * conseguimento di almeno 2 punti per la parte con domande teoriche per ciascun modulo * conseguimento di almeno 5 punti per la parte relativa agli esercizi per ciascun modulo * conseguimento di almeno 16/30 come voto totale dei due moduli PROVA ORALE Per gli studenti che superano le precedenti condizioni potrà essere richiesta una prova orale che si terrà ' nei giorni e orari previsti dal calendario esami. La prova orale consiste in una discussione su argomenti teorici e pratici di tutto il programma. L'orale si terrà nei seguenti casi: * obbligatoriamente per tutti gli studenti ammessi con voto della prova scritta non sufficiente (16 o 17) * a richiesta del docente al fine di chiarire alcuni aspetti della prova scritta: entro alcuni giorni successivi alla prova scritta. * a richiesta dello studente. La prova orale viene valutata in trentesimi. ASSEGNAZIONE DEL VOTO FINALE Il voto dello scritto e dell'orale contribuiscono al voto finale. In assenza di orale verrà ' verbalizzato il voto della prova scritta qualora risulti maggiore o uguale a 18/30. LODE Se lo studente raggiunge un voto > 31 e (and logico) ha sostenuto la prova orale il voto finale è 30L Se lo studente raggiunge un voto > 31 senza aver sostenuto la prova orale, il voto satura a 30.

Elettrotecnica/Macchine elettriche (Elettrotecnica)Il materiale didattico di supporto varia a seconda del docente. Si faccia quindi riferimento al portale dell'insegnamento. In linea generale, sono disponibili gli appunti del corso e le videolezioni registrate negli anni precedenti. Elettrotecnica/Macchine elettriche (Macchine elettriche)Il materiale didattico di supporto varia a seconda del docente. Si faccia quindi riferimento al portale dell'insegnamento. In linea generale, sono disponibili le slides del corso e le videolezioni registrate negli anni precedenti.

Al termine dell'insegnamento, lo studente avrà acquisito: - conoscenze di base di elettrostatica, magnetostatica, materiali dielettrici e magnetici, conduzione elettrica, circuiti in corrente continua e relativi elementi circuitali, induzione, campi elettrici e magnetici variabili nel tempo, onde elettromagnetiche; - la capacità di applicare i principi e le leggi fisiche trattate nell'insegnamento alla soluzione di problemi introduttivi (al livello di testi universitari) di elettromagnetismo; - la capacità di identificare i meccanismi elettromagnetici in gioco in un certo sistema fisico o tecnologico, ed esprimere tali meccanismi in forma di equazioni tra le grandezze fisiche rilevanti; - la capacità di comprendere i principi su cui si basano le principali applicazioni ingegneristiche e tecnologiche connesse con i fenomeni elettromagnetici; In generale, l'insegnamento contribuirà alla formazione del corpus di conoscenze e abilità che costituiscono il fondamento delle competenze di un moderno Ingegnere.

L'elettromagnetismo è alla base del funzionamento di moltissimi dispositivi e apparecchi di uso comune, dalle lampade ai forni a microonde, dai televisori agli smartphone, fino ai mezzi di trasporto elettrici. Viviamo immersi in onde elettromagnetiche di ogni tipo, con lunghezze d'onda che vanno dai chilometri ai nanometri e che trasportano l'energia del Sole, ci permettono di vedere, di comunicare, di lavorare, di viaggiare, di essere connessi col mondo, ma possono anche essere dannose per l'organismo. Oggi più che mai, quindi, conoscere le leggi e i fenomeni che chiamiamo collettivamente "elettromagnetismo" è fondamentale per conoscere il mondo che ci circonda e interpretarlo razionalmente. A maggior ragione, tale conoscenza è irrinunciabile per un Ingegnere che si troverà a dover comprendere, analizzare e sfruttare in modo ottimale fenomeni che coinvolgono praticamente sempre l'elettromagnetismo. L'insegnamento di Fisica II si propone di fornire agli studenti conoscenze di base dell'elettromagnetismo, a partire dall'elettrostatica e dalla magnetostatica, per finire con concetti generali sulle onde elettromagnetiche. Pur essendo di livello introduttivo (e quindi incentrato sui concetti generali più che sulle loro applicazioni specifiche nel campo dell'Ingegneria) l'insegnamento fornirà agli studenti le conoscenze e gli strumenti minimi indispensabili per analizzare in modo opportuno le problematiche elettromagnetiche che potranno incontrare nella loro attività professionale, anche illustrando le possibili connessioni con problemi fisici e tecnologici reali.

Elettrostatica nel vuoto e nei mezzi dielettrici (circa 18 ore) Richiami su: legge di Coulomb, campo elettrico, potenziale elettrico, moto di una carica in un campo elettrico uniforme. Distribuzioni discrete e continue di carica. Il dipolo elettrico, forza e coppia su un dipolo elettrico in un campo elettrico uniforme. Legge di Gauss per il campo elettrico, applicazioni. Condensatori e capacità . Densità di energia del campo elettrico. Dielettrici, polarizzazione della materia. Conduzione e corrente elettrica stazionaria (circa 5 ore) Conduzione, intensità e densità di corrente. Corrente continua. Resistenza e resistori, legge di Ohm, resistività e conducibilità . Modello di Drude per la conduzione elettrica. Potenza elettrica. Effetto Joule. Forza elettromotrice. Circuiti RC. Magnetostatica nel vuoto e nei mezzi magnetici (circa 9 ore) Campi magnetostatici e loro proprietà . Forza agente su una carica in moto all’interno di un campo magnetico. Forza agente su un conduttore percorso da corrente immerso in un campo magnetico. Campo magnetico prodotto da una corrente: legge di Laplace ed applicazioni. Campo magnetico di una spira circolare percorsa da corrente. Dipolo magnetico. Momento meccanico ed energia potenziale di un dipolo magnetico in un campo magnetico applicato. Forza tra conduttori paralleli percorsi da corrente. Legge di Ampère e sue applicazioni. Campi magnetici nella materia: diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo. Campi elettromagnetici dipendenti dal tempo (circa 6 ore) Legge dell'induzione di Faraday-Henry-Lenz e sue applicazioni. Induttanza e autoinduzione. Circuiti RL. Circuiti accoppiati, mutua induzione. Energia immagazzinata nel campo magnetico di una corrente. Densità di energia del campo magnetico. Principio di conservazione della carica elettrica. Legge di Ampère-Maxwell. Equazioni di Maxwell in forma differenziale ed integrale. Onde elettromagnetiche (circa 7 ore) Propagazione delle onde. Onde elettromagnetiche piane, loro deduzione dalle equazioni di Maxwell. Energia e quantità di moto delle onde elettromagnetiche piane, vettore di Poynting e pressione di radiazione. Polarizzazione delle onde elettromagnetiche. Radiazione elettromagnetica di un dipolo elettrico oscillante. Spettro delle onde elettromagnetiche. Esercizi (15 h)

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

Il contenuto e la struttura dell'insegnamento seguono il seguente testo (acquistabile anche online): - Mazzoldi, Nigro, Voci, Elementi di Fisica, vol. 2, Elettromagnetismo e Onde, Edizione II, Edises con alcuni eventuali approfondimenti proposti dal docente. Ulteriori testi che possono essere utilizzati sono: - Mazzoldi, Nigro, Voci - Fisica, vol. 2, Elettromagnetismo e Onde, Edises - Serway, Jewett - Fisica per Scienze ed Ingegneria, vol. 2, Edizione IV, Edises - Mencuccini, Silvestrini - Fisica - Elettromagnetismo e ottica, Casa Editrice Ambrosiana, 2017 - Purcell - Electricity and Magnetism (Berkeley Physics Course, Vol. 2) , McGraw-Hill, 1984

Oltre a conoscere ed aver compreso i concetti teorici, l’allievo dovrà essere in grado di applicarli ai problemi proposti. Con riferimento ai sistemi isostatici ed iperstatici di travi nel piano, l’allievo dovrà essere in grado di determinare le reazioni vincolari e di tracciare i diagrammi di sollecitazione e la linea elastica; di calcolare le tensioni nelle travi sulla base del principio di Saint Venant; di effettuare le verifiche di deformabilità e resistenza; di verificare l'instabilità dell'equilibrio delle aste caricate di punta.

Il corso si pone come una cerniera tra le materie di base dei primi tre semestri (matematica e fisica) e le materie applicative e progettuali dei semestri successivi. Nel corso vengono presentati i principi teorici fondamentali che consentono di analizzare il comportamento meccanico dei solidi elastici ed in particolare quello dei sistemi di travi. Il percorso formativo sviluppa quindi i temi di base della meccanica dei solidi elastici, partendo dalla definizione dei concetti di azione, vincolo, elemento strutturale, tensione e deformazione, per arrivare alle verifiche di resistenza e deformabilità delle strutture. Vengono presentate le equazioni di equilibrio, di congruenza e del legame costitutivo, necessarie per lo studio del solido elastico tridimensionale e la sua particolarizzazione ai corpi monodimensionali. Si affronta quindi lo studio delle strutture iperstatiche mediante l’impiego di vari metodi, e il problema dell’instabilità dell’equilibrio.

Introduzione al corso - ore: 1 Presentazione del corso, riferimenti bibliografici, regole e modalità d'esame. Inquadramento generale del problema strutturale - ore: 2 Introduzione agli aspetti cinematici: struttura labile e struttura fissa. Introduzione agli aspetti statici: ipostaticità , isostaticità , iperstaticità . Definizione del modello del problema strutturale: elementi e tipologie strutturali, sezioni, materiali, carichi, vincoli. Risposta strutturale: concetto di equilibrio, reazioni vincolari, deformabilità strutturale e meccanismi di collasso. Cenni sulla modellazione numerica. Schematizzazione del problema strutturale nei sotto-problemi fondamentali. Riferimenti al testo: Cap. 1. Geometria delle aree - ore: 2 Definizione delle proprietà geometriche e loro determinazione: baricentro, momento statico, momento d'inerzia e centrifugo, nocciolo centrale d'inerzia, direzioni e momenti principali di inerzia. Leggi di trasformazione, effetti dovuti a presenza di simmetrie. Riferimenti al testo: Cap. 2. Cinematica e statica dei sistemi di travi - ore: 4 Gradi di libertà di un corpo rigido. Vincoli elementari esterni ed interni: rappresentazione grafica e aspetti cinematici connessi. Classificazione delle strutture mediante analisi cinematica: 1° e 2° teorema delle catene cinematiche. Equazioni cardinali della statica. Definizione statica dei vincoli piani, schema riassuntivo per l'analisi statica e cinematica. Riferimenti al testo: Par. 3.1, 3.2, 3.4-3.6, 3.8. Calcolo delle reazioni vincolari per strutture isostatiche - ore: 3 Metodo generale, metodo delle equazioni ausiliarie. Calcolo delle reazioni vincolari mediante il Principio dei Lavori Virtuali (PLV). Metodi grafici: poligono delle forze e poligono funicolare. Riferimenti al testo: Cap. 4.1-4.3. Caratteristiche della sollecitazione nelle travi - ore: 6 Definizione di Sforzo Normale, Momento, Taglio (M, N, T). L'equilibrio di un tronco infinitesimo di trave: equazioni differenziali per M, N, T. Convenzioni per il tracciamento dei diagrammi di sollecitazione. Applicazione del PLV al calcolo delle sollecitazioni in una sezione. Primi esempi di tracciamento dei diagrammi di sollecitazione Riferimenti al testo: Cap. 5. Strutture isostatiche e reticolari - ore: 3 Caratteristiche fondamentali. Travi Gerber. Travi reticolari isostatiche: metodo dell'equilibrio dei nodi, metodo delle sezioni di Ritter. Riferimenti al testo: Par. 6.1-6.3. Analisi della deformazione - ore: 4 Concetto di 'campo', matrice jacobiana, matrice di rotazione, matrice di deformazione. Il tensore di deformazione: dilatazioni e scorrimenti. Cambio di base del tensore di deformazione, direzioni principali, invarianti di deformazione, dilatazione cubica, equazioni di compatibilità . Riferimenti al testo: Par. 7.1-7.5. Analisi della tensione - ore: 4 Concetto di sforzo, il tensore degli sforzi. Il tetraedro di Cauchy, reciprocità , tensioni tangenziali. Cambio di base del tensore di tensione, direzioni principali, invarianti di tensione, tensione idrostatica e tensione deviatorica. Cerchi di Mohr, particolarizzazione allo stato piano di tensione. Riferimenti al testo: Par. 7.6-7.9. Il solido elastico - ore: 5 Equazioni indefinite dell'equilibrio, dualità statico-cinematica. Un esempio di problema elastico. Il Principio dei Lavori Virtuali (PLV). Corpo elastico lineare omogeneo isotropo. Potenziale elastico, potenziale elastico complementare. Sviluppo del potenziale in serie di Taylor, legge di Hooke. Teoremi di Kirchhoff, Betti, Clapeyron. Isotropia, costruzione del legame elastico a partire dal potenziale elastico complementare. Limiti e significato fisico delle costanti elastiche. Riferimenti al testo: Par. 8.1-8.9. Criteri di resistenza dei materiali - ore: 3 Impostazione generale, criteri di Rankine, Tresca, Mohr-Coulomb, Von Mises. Riferimenti al testo: Par. 8.10, 8.11. Il problema di De Saint Venant - ore: 9 Introduzione, ipotesi, sollecitazioni fondamentali e composte. Sforzo normale, flessione retta. Torsione in sezione cilindrica a sezione piena, cava, in parete spessa; torsione in sezione generica; torsione nelle sezioni sottili aperte e chiuse. Rapporti di rigidezza fra sezioni aperte e sezioni chiuse; centro di torsione; centro di taglio. Taglio retto, fattore di taglio. Sollecitazioni composte: sforzo normale eccentrico, flessione deviata, nocciolo d'inerzia; taglio deviato. Riferimenti al testo: Cap. 9. Teoria tecnica della trave - ore: 3 Il problema della trave elastica rettilinea espresso in forma matriciale. La linea elastica: effetti del momento e del taglio. Rotazioni e spostamenti notevoli. Composizione di rotazioni e spostamenti. Riferimenti al testo: Par. 10.1, 10.2, 10.4-10.6. Simmetria e antimetria assiale - ore: 1 Inquadramento, vantaggi, determinazione delle condizioni di vincolo in mezzeria. Riferimenti al testo: Par. 12.1-12.3. Soluzione di strutture iperstatiche - ore: 6 Basi teoriche e modalità esecutive del metodo delle forze per la soluzione di problemi iperstatici.. Distorsioni termiche. Riferimenti al testo: Par. 13.1-13.3, 13.6. Instabilità dell'equilibrio - ore: 4 Introduzione e concetti generali. Sistemi discreti ad un grado di libertà e a più gradi di libertà ; comportamento post-critico. Sistemi ad elasticità diffusa. L'asta caricata di punta: carico critico di Eulero, lunghezza libera di inflessione, snellezza. Riferimenti al testo: Par. 17.1-17.5. Argomenti delle esercitazioni - ore 20 • Geometria delle aree; • Classificazione delle strutture mediante analisi cinematica; • Studio degli atti di moto rigido delle catene cinematiche; • Determinazione delle reazioni vincolari mediante le equazioni cardinali della statica, il metodo delle equazioni ausiliarie e il PLV; • Tracciamento dei diagrammi di sollecitazione; • Travi Gerber e strutture reticolari; • Analisi della deformazione e della tensione. Applicazioni dei cerchi di Mohr; • Verifica delle sezioni per i vari casi del De Saint Venant; • Deformabilità delle strutture mediante integrazione della linea elastica - casi notevoli e casi generali; • Semplificazioni mediante utilizzo della simmetria/antimetria; • Risoluzione di strutture iperstatiche; • Instabilità dell'equilibrio per sistemi discreti e sistemi continui. Nota Eventuali piccole variazioni relativamente alle tempistiche e ai contenuti saranno possibili per venire incontro a specifiche esigenze didattiche.

E' possibile sostenere l?esame in anticipo rispetto all?acquisizione della frequenza

Teoria ed esercizi Carpinteri, A. (1995) Scienza delle Costruzioni, vol. 1, Bologna, Pitagora Editrice. Carpinteri, A. (1992) Scienza delle Costruzioni, vol. 2, Bologna, Pitagora Editrice. Testi di consultazione - esercizi I testi di seguito elencati sono disponibili nella biblioteca di Ateneo. Bertero, M., Grasso S. (1970) Esercizi di Scienza delle Costruzioni, Torino, Levrotto e Bella. Viola, E. (1993) Esercitazioni di Scienza delle Costruzioni, Vol. 1,- Strutture isostatiche e geometria delle masse, Bologna, Pitagora Editrice. Viola, E. (1985) Esercitazioni di Scienza delle Costruzioni, Vol. 2,- Strutture iperstatiche e verifiche di resistenza, Bologna, Pitagora Editrice. Testi di consultazione - teoria/esercizi I testi di seguito elencati sono disponibili nella biblioteca di Ateneo. Capurso, M. (1995) Lezioni di Scienza delle Costruzioni, Bologna, Pitagora Editrice. Belluzzi, O. (1966) Scienza delle Costruzioni, vol. 1 e 2, Bologna, Zanichelli. Di Tommaso, A. (1995) Fondamenti di Scienza delle Costruzioni, vol. 1, Bologna, Pà tron Editore. Di Tommaso, A. (2006) Fondamenti di Scienza delle Costruzioni, vol. 2 e 3, Bologna, Pà tron Editore. Viola, E. (1990) Scienza delle Costruzioni ,Vol. 1 - Teoria dell'elasticità , Bologna, Pitagora Editrice. Viola, E. (19923) Scienza delle Costruzioni, Vol. 3 - Teoria della trave, Bologna, Pitagora Editrice.

Al termine dell'insegnamento lo studente, per quanto attiene alle questioni generali, sarà in grado di comprendere e di esprimere in modo quantitativo come i flussi di energia siano insieme causa ed effetto di tutte le trasformazioni che si constatano nel modo fisico, e come si propaghino nello spazio e nel tempo in forma di calore per conduzione nei solidi, convezione nei liquidi e negli aeriformi e per onde elettromagnetiche nei mezzi trasparenti. Per quanto attiene le conoscenze tecnologiche e peculiari dell'ingegnere, egli saprà distinguere gli elementi fondamentali e calcolare le prestazioni fondamentali dei principali dispositivi per la produzione di energia meccanica - motori a combustione interna e macchine a vapore - e per la refrigerazione - frigoriferi e pompe di calore, e per i più diffusi e importanti tipi di scambiatori di calore, svolgendo calcoli di dimensionamento prima approssimazione.

L'insegnamento è diviso in due parti, in ognuna delle quali si trattano prima i metodi e le questioni di carattere generale e quindi le applicazioni. Nella prima parte gli studenti sono guidati a comprendere come i cambiamenti nei corpi materiali siano legati e determinati dalla scambi con altri corpi di energia in forma di calore e lavoro. Si introducono le definizioni e i concetti fondamentali, le leggi fenomenologiche e i principi generali che governano questi fenomeni insieme con le loro rappresentazioni matematiche. Successivamente si descrivono le principali tecnologie per la conversione di calore in lavoro e viceversa nei motori e nelle macchine frigorifere, e per controllare il comportamento di miscele di gas, specialmente quelle di aria e vapore acqueo, insieme ai relativi metodi di calcolo. Nella seconda parte si sviluppa dal punto di vista fenomenologico e dei calcoli l'analisi dei meccanismi attraverso i quali si trasferisce l'energia nello spazio e nel tempo come la conduzione di calore, la convezione e la radiazione. Tra le applicazioni fondamentali si studiano gli scambiatori di calore e il trasferimento di calore nelle superfici estese, come le alette di raffreddamento.

TERMODINAMICA APPLICATA (46-52 ore) Definizione di grandezze e concetti fondamentali: Sistema e stato termodinamico; equilibrio, processi e trasformazioni. Temperatura, calore, lavoro. Proprietà di corpi omogenei: Trasformazioni fondamentali: Isocora, Isobara, Isoterma, Adiabatica, Politropica. Comprimibilità isoterma e adiabatica. I gas ideali. Il lavoro: Lavoro delle forze esterne e delle forze interne. Il lavoro di attrito nei fluidi. L'equazione dell'energia cinetica e il teorema di Bernoulli. Primo principio: Enunciato generale. Energia interna, entalpia, calori specifici: Bilanci di energia. Secondo principio: Macchine termiche. Enunciato generale. entropia, reversibilità e irreversibilità . Ciclo ideale di Carnot. Il teorema di Carnot. Temperatura termodinamica. Le sostanze pure: cambiamenti di stato, equazioni di stato dei gas, gas ideali, equazione di Clapeyron per i vapori, proprietà delle miscele di liquido e vapore. Sistemi aperti o a deflusso: Definizioni e rappresentazioni. Le equazioni fondamentali per i sistemi aperti: conservazione della massa e dell'energia meccanica, primo e secondo principio della termodinamica. Equazione dell'energia utilizzabile per sistemi aperti in condizioni stazionarie e concetto di exergia Concetto di macchina motrice e operatrice. I cicli dei motori a gas. I cicli dei motori a vapore. I cicli inversi a vapore. Miscele di gas e psicrometria: Proprietà delle miscele di gas ideali. Miscele di gas con fluidi incondensabili. Grandezze psicrometriche diagrammi termodinamici dell'aria umida. Trasformazioni psicrometriche. TRASMISSIONE DEL CALORE (28-34 ore) Introduzione ai modi di trasmissione del calore: Conduzione, convezione e irraggiamento. La conduzione: Equazione generale. La legge di Fourier. Fenomenologia e conduttività termica. Applicazioni: Soluzione di problemi in regime stazionario monodimensionale con e senza generazione di calore La convezione: Proprietà dei fluidi. I tipi di deflusso. Strati limite delle velocità e delle temperature. La legge di Newton nella convezione. Convezione termica, forzata e naturale, nel deflusso interno ed esterno. I principali numeri adimensionali e loro significato fisico. Le principali correlazioni tra numeri adimensionali. Applicazioni a problemi conduttivi-conduttivi: Soluzione del transitorio termico con corpo a zero dimensioni. Raggio critico di isolamento. Superfici estese ed alette: tipologie, analisi alette a sezione costante; efficacia e rendimenti di un'aletta e di un banco alettato Scambiatori di calore: Tipologie. Calcolo dell'andamento della temperatura dei fluidi. Efficienza. I metodi di dimensionamento della differenza di temperatura media logaritmica ed efficienza-NTU. Irraggiamento: Proprietà energetiche della radiazione elettromagnetica. Grandezze caratteristiche, Interazione tra radiazione e superfici, coefficienti di assorbimento, riflessione e trasmissione. Il corpo nero. Corpi grigi. Emissività . Scambio di energia per irraggiamento tra corpi neri e grigi, fattori di forma; reti di resistenze equivalenti.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... Le competenze acquisite saranno verificate attraverso una prova scritta dove sono proposti quesiti rispondendo ai quali il candidato deve dimostrare di: -saper analizzare il problema descritto, -individuare una soluzione analitica e arrivare, quando richiesto, al risultato numerico corretto e corredato dalle coerenti unità di misura. I quesiti riguardano tutto il programma svolto durante l’insegnamento e possono richiedere di saper usare in modo appropriato equazioni, tabelle e diagrammi termodinamici. Il candidato deve anche essere in grado di: - tracciare schemi impiantistici, - disegnare le trasformazioni sui diagrammi termodinamici, - saper scrivere e applicare correttamente le leggi generali della termodinamica e della trasmissione del calore. Per partecipare a un dato appello d'esame e’ indispensabile prenotarsi attraverso la procedura della propria pagina del portale Per lo svolgimento dei calcoli è necessaria una calcolatrice scientifica; se il compito richiedesse l’uso di tabelle o di diagrammi in scala questi verranno allegati al testo della prova. Non è consentito usare altro materiale (cellulare, libri, appunti, ecc.) I quesiti dello scritto potranno essere 3 o 4 e ogni quesito avrà un peso commisurato al numero di richieste. In base alla lunghezza dei calcoli richiesti la durata potrà variare da un minimo di 1,5 h ad un massimo di 2 h. Il tempo complessivo sarà comunicato all’inizio della prova. Si intende superata la prova scritta se e solo se si consegue un punteggio non inferiore a 18/30; in caso inferiore si viene respinti; Il voto massimo conseguibile sarà pari a 32 (corrispondente a 30 e lode). L'accettazione o il rifiuto del voto potranno essere esercitati secondo le modalità operative stabilite a livello centrale dall'Ateneo. Tutte le informazioni utili per l’esame quali date, orari, aule, avvisi, risultati degli esami, ecc., verranno comunicate attraverso il portale della didattica.

• Calì M, Torchio M F, ELEMENTI DI TERMODINAMICA TECNICA, Clut Editore, Torino • Cavallini A, Mattarolo L, TERMODINAMICA APPLICATA, Cleup Editore, Padova. • Cavallini A, Bonacina C, Mattarolo L., TRASMISSIONE DEL CALORE, Cleup Editore, Padova. • Collana Create, APPLICAZIONI DI TERMODINAMICA E TRASMISSIONE DEL CALORE, Edizione 2023, McGraw-Hill Editore. • Torchio M F, ESERCIZI SVOLTI DI TERMODINAMICA PER INGEGNERI, Clut Editore, Torino. • Torchio M F, TABELLE E DIAGRAMMI DI TERMODINAMICA APPLICATA E TRASMISSIONE DEL CALORE. Clut Editore, Torino, ISBN 9788879924948 Si consiglia di integrare il proprio apprendimento anche attraverso uno o più testi. Ulteriori indicazioni sui testi preferenzialmente usati per le varie parti dell'insegnamento saranno fornite attraverso il portale della didattica dal docente titolare attraverso il portale della didattica.

Attraverso questo corso lo studente apprende le principali conoscenze di fluidodinamica dei flussi incomprimibili, interni ed esterni, in condizioni sia laminari sia turbolente, con particolare enfasi sui problemi di strato limite, e dei relativi fenomeni di scambio termico convettivo. Lo studente acquisisce inoltre l’abilità di risolvere semplici problemi di termofluidodinamica.

Il corso fornisce le basi della fluidodinamica e dello scambio termico convettivo.

Il corso è organizzato in due parti: A) Fluidodinamica (60% delle ore) B) Scambio termico convettivo (40% delle ore). Argomenti: Parte A - Introduzione al corso - I fluidi nell’energetica - Statica dei fluidi - Cinematica dei fluidi - Leggi di conservazione in forma integrale (volumi di controllo) - Leggi di conservazione in forma differenziale I (fluidi viscosi) - Flussi interni - Leggi di conservazione in forma differenziale II (flussi non viscosi, teoria del potenziale) - Flussi esterni Parte B - Introduzione alla convezione - Convezione in flussi esterni - Convezione in flussi interni - Cenni alla convezione naturale e allo scambio termico in miscele bifase

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;
Exam: Written test; Optional oral exam;
... L’esame consiste di due parti: - Nella prima prova, scritta, viene chiesto allo studente di risolvere degli esercizi (ispirati al repertorio presentato nei due testi succitati), giustificando i metodi utilizzati per la loro soluzione e commentando i risultati ottenuti; possono inoltre essere richieste elaborazioni dei dati sperimentali analoghe a quelle proposte nelle esercitazioni di laboratorio. - Se lo studente ottiene una valutazione dello scritto inferiore a 28/30 l’esame si conclude con quella valutazione, altrimenti lo studente viene chiamato a sostenere anche una prova orale, che consiste in una discussione di argomenti scelti di teoria, sui temi affrontati a lezione.

• B.R. Munson et al., Munson, Young and Okiishi's Fundamentals of Fluid Mechanics, International Adaptation, 9th Edition (Wiley, 2021). Capp. 1-9. - F.P. Incropera et al., Incropera’s Principles of Heat and Mass Transfer, 8th edition, Global edition (Wiley, 2017). Capp. 6-10.

Al termine dell’insegnamento gli studenti saranno in grado di: - descrivere i fenomeni fisici alla base del funzionamento dei reattori nucleari a fissione e fusione; - utilizzare i modelli matematici per lo studio della fisica dei reattori a fissione, applicandoli a semplici casi numerici, quali il calcolo di criticità di una struttura moltiplicante e l’evoluzione nel tempo della popolazione neutronica in diversi scenari di interesse per i reattori nucleari a fissione; - classificare e descrivere il funzionamento dei principali sistemi e componenti dell’impianto nucleare, confrontando diverse soluzioni impiantistiche, anche rispetto alle specificità dei reattori di quarta generazione; - riassumere il ciclo del combustibile nucleare e gli aspetti di base del decommissioning; - valutare correttamente le prestazioni dell'impianto e il contributo energetico del combustibile nucleare.

L’ingegneria nucleare è la disciplina è alla base delle numerose applicazioni delle reazioni nucleari che vengono utilizzate in vari ambiti della scienza e tecnologia: oltre alla produzione di potenza elettrica, i fenomeni nucleari trovano applicazione in medicina (per tecniche diagnostiche, quali radiografie, tomografie e scintigrafie, e per scopi terapeutici con l’utilizzo di specifici radionuclidi) nell’industria (uso di traccianti radioattivi e tecniche diagnostiche), oltre che per la propulsione di sottomarini e la produzione di calore in applicazioni di nicchia (ad es. spaziali). L'insegnamento si propone di fornire le competenze di base relative all’ingegneria nucleare utili per gli studenti di ingegneria energetica, fornendo loro i fondamenti della fisica dei sistemi nucleari (con particolare riferimento alla produzione di energia), nonché una introduzione agli aspetti ingegneristici e tecnologici. Tali competenze consentiranno agli studenti di affrontare ciascuna delle tematiche sopra elencate in corsi specialistici erogati nei corsi di laurea magistrale, nonché di comprendere i fenomeni alla base delle applicazioni legate al nucleare, così da interagire proficuamente con industrie e centri di ricerca che se ne occupano. La comprensione della fisica e della tecnologia degli impianti e applicazioni nucleari è supportata dall’illustrazione di modelli semplificati per lo studio dei reattori a fissione e da alcune nozioni di base sul processo di fusione nucleare. Inoltre, l'insegnamento si pone l’obiettivo culturale di fornire agli studenti le conoscenze di base e le caratteristiche funzionali delle centrali nucleari: sono illustrati i principali componenti di impianto nei diversi tipi di reattori, inclusi i reattori a fusione e i design di reattori a fissione di quarta generazione, così come i fondamenti del ciclo del combustibile nucleare e i principi del decommissioning delle centrali nucleari. Dall’organizzazione delle tematiche dell'insegnamento emerge la stretta relazione esistente tra la fisica del reattore e l’impiantistica nucleare, aspetti che sono da ritenersi fondamentali nel bagaglio culturale di un ingegnere energetico. Le informazioni teoriche sono esplicitate tramite esempi illustrativi, trattati in dedicate sessioni di esercitazione, che consentono agli studenti di applicare i concetti appresi a casi pratici rilevanti per applicazioni nel contesto della loro futura vita professionale.

Durante l’insegnamento verranno trattati i seguenti argomenti: 1. Breve storia dell’energia nucleare; la produzione di energia nucleare nel contesto energetico mondiale. Cenni al ciclo del combustibile nucleare. 2. Introduzione alla fisica nucleare: difetto di massa; radioattività ; reazioni indotte dai neutroni e fissione nucleare; energia di fissione; sezioni d’urto. 3. Fondamenti delle interazioni tra la radiazione e la materia: effetti biologici delle radiazioni e concetto di dose. 4. La legge di Fick e la teoria della diffusione neutronica. 5. La teoria della criticità ; il progetto neutronico del reattore omogeneo e la formula dei quattro fattori; i sistemi iniettati da sorgenti neutroniche esterne. 5. Moderazione dei neutroni; il reattore eterogeneo; bilancio e scelta dei materiali; rateo di fissione e potenza del reattore; rapporto di conversione e reattori veloci; scelta del rapporto volume di moderatore/combustibile nei reattori termici. 6. Impiantistica nucleare: tipologia e classificazione delle centrali nucleari. 7. Reattori ad acqua leggera. Reattori ad acqua pressurizzata (PWR): layout e descrizione dei componenti del circuito primario; vessel; contenitore di sicurezza; cenni al layout dei BWR e degli RBMK. 8. Calcoli energetici: termoidraulica del reattore; burn-up e consumo di uranio naturale; bilancio annuale dei materiali e dell’energia di un LWR. 9. La dinamica dei reattori nucleari; il modello di cinetica puntiforme e il ruolo dei neutroni ritardati; l’evoluzione del combustibile e la trasmutazione. 10. Funzionamento di un impianto nucleare: controllo del reattore; cenno ai sistemi di funzionamento normale e di emergenza. 11. Concetti alla base della sicurezza degli impianti nucleari; incidenti rilevanti (Three Mile Island e Chernobyl). 12. Ciclo del combustibile nucleare e tecnologie per l’arricchimento. 13. Cenni sui reattori innovativi di quarta generazione. 14. Aspetti di base del decommissioning degli impianti nucleari. 15. Introduzione alla fisica e all’ingegneria dei reattori a fusione.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... E’ previsto un esame scritto, costituito da due parti successive da svolgersi contestualmente, in cui si richiede allo studente di rispondere a domande sugli argomenti trattati nell'insegnamento e di svolgere calcoli applicativi. Nello specifico: PARTE A: svolgimento di un esercizio relativo alla parte di programma legata alla fisica del reattore (durata: 1 h). Non è consentito consultare i propri appunti e i libri di testo. Viene fornito un formulario a supporto dello svolgimento degli esercizi. L'esercizio è composto tipicamente da circa 10 quesiti, di difficoltà crescente, sui temi della fisica dei reattori trattati nelle esercitazioni a squadre, cui viene associato un punteggio tale per cui lo studente può raggiungere la valutazione pari a 30L (33 punti) se tutti i quesiti sono svolti correttamente. PARTE B: svolgimento di un esercizio relativo alla parte di programma legata agli impianti e risposta a due domande aperte ma con spazio limitato sugli impianti nucleari a fissione e a fusione (durata: 1 h). Non è consentito consultare i propri appunti e i libri di testo. L'esercizio e le due domande aperte sono valutate con peso eguale, e portano ad una valutazione pari a 30L (33 punti) se svolte tutte completamente e correttamente. La valutazione finale è ottenuta come media, arrotondata all'intero superiore, delle due parti, sotto condizione che una valutazione minima di 15 punti sia ottenuta su ognuna delle due parti.

• B. Montagnini, Lezioni di fisica del reattore, Università di Pisa, 1980. - J. R. Lamarsh, Introduction to nuclear reactor theory, ANS, 2002. - R. Murray, Nuclear energy, Butterworth-Heinemann, 2014. - K. D. Kok, Nuclear Engineering Handbook, Boca Raton: CRC Press, 2016. - Slides e appunti dei docenti. Per approfondimenti: - C. Lombardi, Impianti nucleari, Città Studi, 2004 - M. Cumo, Impianti nucleari. Casa Editrice Università La Sapienza, 2008. - B. Panella, Reattori Nucleari ad Acqua Leggera – Termoidraulica del Nocciolo. Grafica Nuova, Torino, 1981. Di tutti gli esercizi proposti nelle esercitazioni verrà fornito lo svolgimento completo a valle dell’esercitazione stessa.

Al termine del corso gli allievi avranno appreso quali siano le principali tecnologie e politiche energetiche in atto per la decarbonizzazione. Gli studenti saranno in grado di eseguire valutazioni tecniche sulle prestazioni (energetiche ed ambientali) delle principali tipologie di impianti di produzione di energia termica ed elettrica alimentati a fonte rinnovabili, conosceranno le loro caratteristiche costruttive e funzionali e saranno in grado di effettuare i bilanci energetici degli impianti e sistemi energetici integrati a livello di edificio, industria o distretto, nel loro complesso e dei singoli componenti.

Il corso, proposto al secondo semestre del terzo anno della laurea in Ingegneria Energetica fornisce gli strumenti di calcolo e le conoscenze ingegneristiche utili per l'analisi e la valutazione dei principali sistemi energetici che prevedono l'utilizzo di energie rinnovabili. Vengono descritte e analizzate le soluzioni tecnologiche, impiantistiche e di sistema per lo sfruttamento di radiazione solare, vento, moto ondoso, calore geotermico ed energia cinetica-potenziale di corsi o volumi d'acqua. Per ogni fonte rinnovabile verranno insegnati i potenziali naturali e tecnici, e i principi di funzionamento dei dispositivi e degli impianti di conversione. Il corso è articolato in lezioni teoriche ed esercitazioni con applicazioni di calcolo e valutazioni tecniche di diverse tipologie di impianti. È prevista la realizzazione da parte degli studenti di un progetto di un impianto a fonte rinnovabile attraverso un lavoro di gruppo.

Di seguito sono illustrati gli argomenti che verranno sviluppati nel corso. 1. ENERGETICA - Energetica del Pianeta Terra. - Complementi di termodinamica (funzioni di stato termodinamiche, equilibrio chimico, gas reali). - Impianti innovativi per l'utilizzo di combustibili fossili in configurazioni a ridotte o zero emissioni. 2. FONTI RINNOVABILI - SOLARE (fenomenologia della radiazione solare, solare termico, solare fotovoltaico). - EOLICO (concetti fondamentali, aerodinamica ed elementi di progettazione di turbine ad asse orizzontale). - IDROELETTRICO (status tecnologico, e applicazioni). - GEOTERMICO (alta e bassa entalpia; dimensionamento di impianti geotermici integrati con l’edificio). - MOTO ONDOSO (risorsa e tecnologia). - BIOMASSE E BIOGAS (risorse e tecnologie). 3. PROGETTAZIONE DI IMPIANTI DI PRODUZIONE DI ENERGIA DA FONTI RINNOVIBILI - Metodologie di dimensionamento dei sistemi di produzione dell’energia. - Metodologie di dimensionamento dei sistemi di accumulo dell’energia. - Metodologie di stima della domanda energetica dell’utenza.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato grafico prodotto in gruppo;
Exam: Written test; Group graphic design project;
... Modalità di esame: prova scritta + progetto svolto in gruppi. Durata della prova scritta: 1 ora e 20 minuti. Consegna del progetto: entro l'ultima settimana di corso (la domenica prima dell'inizio della sessione di esami). La votazione finale è data dalla somma dei max. 26 punti della prova scritta, e dei max. 5 punti del progetto di gruppo (ogni gruppo riceve un unico voto che è attribuito identico a tutti i membri partecipanti attivamente). Il punteggio totale di max. 31 punti corrisponde ad una votazione finale di 30 e lode. La sufficienza è acquisita se il voto complessivo tra prova scritta e progetto è uguale o superiore a 18/30. L’esame scritto è composto indicativamente da: - 1 domanda aperta su aspetti teorici del corso; - 2 esercizi di calcolo sulla progettazione o verifiche delle prestazioni di impianti a fonte rinnovabile; - 6/8 domande a risposta chiusa multipla su argomenti teorici o pratici. Il progetto è l'attività svolta nella seconda parte del corso, e relativa alla progettazione preliminare tecnico-economica di un impianto a fonte rinnovabile. Il progetto viene consegnato tramite una presentazione in slides, eventualmente corredato da fogli di calcolo.

• Principles of solar engineering, D. Yogi Goswami (terza edizione), 2015, CRC Press. - Aerodynamics of Wind Turbines, Martin O.L. Hansen (terza edizione), 2015, earthscan. - Advances in ground-source heat pump systems, Simon Rees, 2016, Elsevier. - Fundamentals of engineering thermodynamics, M.J. Moran et al., 2018, Wiley - Turbine a gas e cicli combinati, G. Lozza, 2016 (terza edizione), Esculapio.

Conoscenza dei metodi di calcolo del fabbisogno energetico e della potenza di picco richiesta agli impianti di climatizzazione e ventilazione. Capacità di calcolare i termini del bilancio energetico in regime invernale ed estivo: dispersioni/apporti di energia termica per trasmissione e per ventilazione, apporti endogeni e solari, principali criteri da adottare per ridurre il fabbisogno energetico. Conoscenza di principi fondamentali, tipologie, caratteristiche operative e prestazioni degli impianti di climatizzazione. Capacità di valutare i requisiti acustici passivi di un edificio e di fare scelte progettuali in relazione alle prestazioni dei componenti ed alla correzione acustica degli ambienti. Capacità di dimensionare in prima approssimazione un impianto di illuminazione artificiale e valutare il contributo dell’illuminazione naturale.

Il corso introduce il bilancio energetico di un edificio e il calcolo del suo fabbisogno energetico per riscaldamento, climatizzazione, ventilazione e illuminazione. Si affrontano anche le metodologie per il calcolo della potenza di picco richiesta dagli impianti di climatizzazione. L’involucro edilizio e le partizioni interne sono analizzati anche dal punto di vista delle prestazioni acustiche in modo da garantire il soddisfacimento dei requisiti di legge. Si Illustrano le principali tipologie di impianti per la climatizzazione, e si forniscono le basi conoscitive dei sistemi di illuminazione naturale e artificiale e le relative tipologie impiantistiche.

Il corso è strutturato secondo quattro moduli di seguito declinati nel dettaglio. Termofisica dell’edificio (18 ore di lezioni e esercitazioni) Caratterizzazione dello scambio termico dell’involucro edilizio. Tipologie e caratteristiche dell’involucro opaco. Prestazioni dell’involucro trasparente e tipologie di vetri. Calcolo del fabbisogno energetico di un edificio per il controllo termoigrometrico (caso invernale ed estivo). Calcolo dei carichi termici ambientali in regime invernale. Climatizzazione (32 ore di lezioni, esercitazioni e laboratorio) Requisiti termoigrometrici e di qualità dell’aria negli ambienti interni. Sistemi e componenti per il controllo del microclima in base alla funzione svolta e al fluido termovettore utilizzato. Caratteristiche operative e configurazioni tipiche di varie tipologie di impianto (riscaldamento, ventilazione e climatizzazione). Distribuzione ed estrazione dell’aria in ambiente. Macchine ad assorbimento per la produzione del fluido freddo. Cenni sul monitoraggio del consumo energetico e il controllo degli impianti. Fondamenti di acustica (18 ore lezioni, esercitazioni e laboratorio) Grandezze fondamentali acustiche e unità di misura. Campo sonoro libero, confinato e semiriverberato. Acustica fisiologica e audiogramma normale. Requisiti e metodi di valutazione del comfort acustico. Requisiti acustici passivi e valutazione del disturbo da rumore. Normativa di riferimento. Controllo del rumore negli impianti e correzione acustica degli ambienti chiusi. Fondamenti di illuminotecnica (12 ore di lezioni ed esercitazioni) Grandezze fondamentali illuminotecniche e unità di misura. Requisiti ambientali e impiantistici nel caso di illuminazione artificiale. Tipologie di sorgenti luminose artificiali e di apparecchi illuminanti. Metodi semplificati per il calcolo dell’illuminazione artificiale. Requisiti e metodi di valutazione del comfort visivo. Sistemi per l’illuminazione naturale di spazi confinati: Requisiti ambientali e tecnologie di controllo. Metodi semplificati per il calcolo dell’illuminazione naturale.

Modalita di esame: Test informatizzato in laboratorio; Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;
Exam: Computer lab-based test; Written test; Optional oral exam;
... Per accedere all’esame scritto è necessario avere caricato sul sito della didattica le relazioni affidate durante lo svolgimento del corso. L’esame consiste in una prova scritta costituita da domande di teoria (60 minuti, da svolgersi attraverso videoterminale in un laboratorio informatico senza consultare nessun testo) ed esercizi (180 minuti, da svolgersi attraverso videoterminale in un laboratorio informatico con la possibilità di consultare libri di testo ma non esercizi svolti). La parte di teoria dell’esame intende verificare le conoscenze e la comprensione degli argomenti spiegati durante le lezioni teoriche. La parte di esercizi intende verificare la capacità di dimensionare in prima approssimazione gli impianti e le strutture affrontati nel corso. La prova di teoria consiste nel rispondere a 40 quesiti suddivisi in 4 sezioni relative ai 4 moduli del programma. Il numero di quesiti per ogni sezione è così ripartito: • 10 quesiti di Termofisica dell’edificio • 14 quesiti di Climatizzazione • 10 quesiti di Fondamenti di Acustica • 6 quesiti di Fondamenti di Illuminotecnica Per ciascun quesito sono proposte 5 risposte (contraddistinte con le lettere A, B, C, D, E), una sola delle quali è esatta. Il punteggio sarà formulato assegnando: • +1 punto per ogni risposta esatta; • -0,25 punti per ogni risposta sbagliata; • -0,10 punti per ogni risposta non data. Il risultato della prova è immediato e sarà disponibile a conclusione della prova stessa. Chi consegue almeno 20 punti su 40 nella parte di teoria può svolgere la parte di esercizi. Questa parte include: un esercizio di “Termofisica dell’edificio e climatizzazione� (16 punti), uno di “Acustica� (8 punti) e uno di “Illuminotecnica� (8 punti). Per superare l’esame è necessario soddisfare tutte e tre le seguenti condizioni: 1) conseguire la valutazione di almeno 15/30 (20/40) nella parte di teoria; 2) conseguire la valutazione di almeno 15/30 (16/32) nella parte di esercizi; 3) la media aritmetica dei punteggi delle due parti (teoria ed esercizi) deve essere almeno pari a 18/30. Alla votazione conseguita durante la prova scritta si aggiunge un punteggio variabile tra zero e tre punti, conseguito con la presentazione obbligatoria di una delle relazioni affidate durante il corso. La votazione così raggiunta non prevede nessun limite superiore. L’esame orale è costituito da domande sugli argomenti trattati nel corso, da svolgere alla lavagna interagendo col docente. Per accedervi è indispensabile avere raggiunto almeno 18/30 nella parte scritta. L’esame orale è obbligatorio per coloro che non hanno effettuato la presentazione sopra menzionata, mentre è facoltativo per tutti gli altri studenti.

Le presentazioni utilizzate durante le lezioni saranno messe a disposizione degli studenti. Saranno forniti riferimenti concernenti la letteratura tecnica e normativa. • Appunti del corso • ASHRAE Handbooks, ASHRAE, Atlanta, 2014-2017. • Corrado V., Fabrizio E., "Fondamenti di Termofisica dell’Edificio e Climatizzazione", CLUT, Torino, 2012. • Cumo F., Piras G, Sforzini V., “Analisi energetica degli edifici – Elementi progettuali”, Società Editrice Esculapio, 2019. • Fracastoro G. V., "Fisica tecnica Ambientale – Parte I: termodinamica applicata", Otto Editore, Torino, 2003. • Fracastoro G. V., "Fisica tecnica Ambientale – Parte II: trasporto di calore e di massa", Otto Editore, Torino, 2003. • Fracastoro G. V., "Fisica Tecnica Ambientale – Parte III: acustica applicata", Otto Editore, Torino, 2003. • Fracastoro G. V., "Fisica Tecnica Ambientale – Parte IV: illuminotecnica", Otto Editore, Torino, 2003. • Hens H., “Building Physics ‐ Heat, Air and Moisture: Fundamentals and Engineering Methods with Examples and Exercises”, Ernst & Sohn, 2017. • Masoero M., “Appunti di Acustica”. • Spiga M., “Efficienza energetica e termofisica dell’edificio”, Società Editrice Esculapio, 2018. • Stefanutti L., Manuale degli impianti di climatizzazione", Tecniche Nuove, Milano, 2011.

L'obiettivo del corso è il completamento ed approfondimento delle conoscenze relative alle caratteristiche costruttive e funzionali delle centrali termiche e nucleari per la produzione di energia elettrica, viste anche nell'ottica della loro sostenibilità ambientale. I contenuti del corso sono calibrati in modo da permettere allo studente l'analisi di impianti complessi quali le centrali termoelettriche e nucleari. Il corso è inteso per acquisire la capacità ad identificare i componenti di impianto, caratterizzare la loro funzione, definire le specifiche tecniche dei componenti e sottosistemi. Un altro obiettivo è l'acquisizione delle abilità a progettare semplici sistemi termo-meccanici, quali scambiatori di calore tra prodotti di combustione e fluidi termo vettori, bruciatori, condensatori, sistemi di movimentazione di fluidi, sistemi di regolazione. Sulla base di approfondimenti individuali e monotematici potranno dimostrare le loro capacità a comunicare quanto acquisito in forma autonoma e critica.

Il corso di "Impianti di produzione di potenza e sostenibilità " costituisce la materia fondante, per un ingegnere energetico, per l'approfondimento delle conoscenze relative alle caratteristiche costruttive e funzionali delle centrali di potenza elettrica, siano esse termiche o nucleari, nelle quali è utilizzato un ciclo termodinamico. L'approccio tende a valutare insieme diversi aspetti multidisciplinari, connessi ad esempio alla combustione, al trasporto dell'energia termica, all'abbattimento degli inquinanti, allo studio dei sistemi ausiliari e di sicurezza, ed infine alla regolazione e controllo dell'intero processo. Gli impianti vengono esaminati nell'ottica non tanto della esclusiva produzione ed ottimizzazione, ma anche della loro sostenibilità ambientale ed energetica. I principi di funzionamento dei componenti e sistemi sono affrontati ai fini della progettazione degli impianti in termini di massimo rendimento, minimo costo di esercizio, massima sicurezza ed affidabilità e competitività tra le diverse soluzioni progettuali, sostenibilità ambientale.

1 Centrali termoelettriche 1.1 Componenti e sistemi di una centrale termoelettrica: descrizione di massima per gas e per combustibile solido. 1.2 Termodinamica della combustione, combustibili fossili, combustione in presenza di dissociazioni termiche. 1.3 Componenti e sistemi dei generatori di vapore a combustibili fossili: camere di combustione, bruciatori. 1.4 Centrali a turbogas con ciclo combinato 1.5 Ceneri ed altri effluenti: loro influenza nel progetto del generatore di vapore e del suo esercizio. 1.6 Sistemi per la protezione ambientale e monitoraggio degli effluenti gassosi. 2 Centrali nucleari 2.1 Centrali nucleari ad acqua pressurizzata: componenti del circuito primario e sistemi ausiliari del reattore. 2.2 Centrali nucleari ad acqua bollente (BWR): Descrizione dell'impianto e sistemi ausiliari del reattore. 2.3 Centrali a fusione termonucleare controllata. Similitudini e differenze con le attuali centrali nucleari. 2.4 Sicurezza degli impianti nucleari: Principi generali di sicurezza nucleare. Difesa in profondità . Stabilità intrinseca. Ridondanza e diversificazione. Barriere di contenimento. 2.5 Classificazione dei possibili incidenti. Definizione, fenomeni aggravanti, tipologia degli incidenti negli impianti nucleari. Sistema di protezione del reattore (RPS). Refrigerazione del reattore spento. Incidenti di reattività . Incidenti di mancato raffreddamento. Incidenti di perdita del fluido termovettore (LOCA). 2.6 Termini di sorgente e modelli di diffusione atmosferica. 2.7 Criteri di sicurezza. Metodi probabilistici. Valutazione deterministico-probabilistica del rischio di incidente. Livelli di PRA. 3. Sostenibilità ambientale ed energetica 3.1 Tematiche ambientali: introduzione alla normativa 3.2 Life Cycle Assessment (LCA) 3.3 Analisi di alcune tipologie di impianti energetici e relativo studio di impatto ambientale 3.4 Supply: approvvigionamento degli impianti per la produzione di potenza. Carbone, petrolio, gas naturale ed altre fonti. Quadro normativo e case studies.

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Elaborato progettuale in gruppo;
Exam: Written test; Optional oral exam; Group project;
... La prova scritta prevede tre quesiti, ognuno riguardante una delle tre parti del corso (vedi programma). I quesiti saranno a risposta libera. La durata della prova scritta sarà di 90 minuti (30 minuti a domanda). Non è ammesso l’uso di appunti, testi, materiale di alcun genere. Il voto finale viene espresso in trentesimi e ad ogni quesito è assegnato un peso in base al numero di ore dedicate a quella parte, da programma. La prova orale è facoltativa e consiste in una correzione collettiva dello scritto, nonché della possibilità da parte dello studente di visionare e discutere la propria prova scritta. A meno di messa in evidenza di errori di valutazione, non è prevista alcuna variazione del voto finale, a seguito di domande orali, o tesine, o in alcun altro modo. La correzione collettiva dello scritto avviene dopo circa una settimana dallo scritto (dipendentemente anche dal numero di compiti di correggere). Data e aula vengono annunciate con opportuno avviso. La visione e discussione della propria prova scritta sono un diritto dello studente, ma non un dovere: la presenza alla correzione non è quindi obbligatoria. L'esame - in caso di esito positivo - viene comunque registrato in data dello scritto. L'assenza alla correzione collettiva non pregiudica in alcun modo la registrazione del voto. Dettagli sulla Prova scritta. La Prova Scritta si svolge in presenza, ma prevede l'uso della piattaforma di Ateneo MOODLE EXERCISE tramite PC. La prova scritta prevede tre quesiti, ovvero tre QUIZ separati, ognuno riguardante una delle tre parti del corso (vedi programma: CT, CN, S, Centrali Termoelettriche, Centrali Nucleari, Sostenibilità ). I quesiti saranno a risposta libera, 40 righe di spazio ognuno, da scrivere direttamente nel box. Ad ogni appello è possibile rispondere a 1 quiz, 2 quiz, 3 quiz, fra quelli ancora non sostenuti: si può quindi sostenere l'esame "a pezzi" in diversi appelli. I voti acquisiti per un quiz non scadono mai La durata della prova scritta sarà di mezz'ora (massimo) per ognuna delle domande cui si decide di rispondere, fino quindi ad un massimo di 90 minuti. Se non si intende rispondere a una domanda, non si apre neppure il quiz relativo, oppure lo si apre per curiosità di leggere la domanda, e lo si lascia bianco, passando a quella dopo. Ogni domanda avrà un quiz a sé stante. Il voto finale viene espresso in trentesimi e ad ogni quesito è assegnato un peso: CT 0.4, CN 0.3, S 0.3 per quest'anno. Per quanto riguarda l'accettazione o meno delle votazioni dell'esame, vale quanto stabilito dall'Ateneo, con la possibilità dello studente di rifiutare il voto dopo la registrazione.

M. Zucchetti, R. Testoni, R. Gerboni, Impianti di produzione di potenza e sostenibilità , dispense del corso, a/a 2025/26 M. De Salve e B. Panella, Appunti del corso di Centrali Termoelettriche e Nucleare, a/a 2018/2019 C. Lombardi, Impianti nucleari, Città Studi, 2004. M. Cumo, Impianti nucleari. Casa Editrice Università La Sapienza, 2008. Babcock & Wilcox, Steam, its generation and use, Eds. Stultz and Kitto, Babcock & Wilcox Company, 1992. T. C. Elliot, K. Chen, R.C. Swanekamp, Standard Handbook of Power Plant Engineering, Mc Graw Hill, 1997.

Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Fondamenti di macchine)Al termine dell’insegnamento gli studenti dovranno essere in grado di: - Ricordare le nozioni necessarie per valutare, anche solo in maniera quantitativa, le prestazioni di una macchina dati i suoi parametri di funzionamento principali. - Capire la differenza tra le diverse macchine e le loro possibili applicazioni, anche in relazione alla taglia e alla tipologia di gas evolvente. - Discutere in maniera critica degli aspetti principali legati alla progettazione e all’esercizio delle macchine. - Analizzare macchine o impianti identificando correttamente i componenti e la loro funzione. - Valutare quali siano le decisioni tecnicamente più corrette da prendere per la progettazione efficace di una macchina o di un impianto considerando gli aspetti funzionale, energetico ed ambientale.Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Laboratorio computazionale di scambio termico)Alla fine del corso ci si aspetta che lo studente acquisisca: - Dimistichezza con l'importanza/rilevanza della soluzione numerica (contraposta a quella analitica) di problemi ingegneristici legati alla propagazione del calore per conduzione e convezione. - Una buona conoscenza del metodo delle differenze finite per la soluzione dei problemi succitati - La capacità di implementare la soluzione e risolvere i problemi con MATLAB - L'abilità di valutare criticamente e quantitativamente l'accuratezza dei risultati ottenuti con il computer (garanzia di qualità )

Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Fondamenti di macchine)Le macchine sono l’elemento centrale di ogni sistema energetico e di molti impianti meccanici, grazie soprattutto alla loro capacità di trasformare tra loro le forme di energia attraverso il lavoro svolto dal (o sul) mezzo fluido. In particolare, le turbine a gas e a vapore giocano un ruolo fondamentale nella produzione di energia mentre i compressori e le pompe industriali sono componenti basilari degli impianti che regolano la vita di tutti i giorni. Coerentemente con le finalità e gli obiettivi formativi del Corso di Laurea in Ingegneria Energetica, l’insegnamento di Fondamenti di Macchine fornisce le conoscenze di base relative al funzionamento di macchine motrici e operatrici, a fluido comprimibile e incomprimibile, necessarie alla valutazione delle loro prestazioni in condizioni di progetto. Nel primo modulo del corso sono richiamati i principali concetti di carattere termodinamico e fluidodinamico necessari ad una corretta valutazione del funzionamento delle macchine. Nel secondo modulo sono descritte le caratteristiche delle macchine sia da un punto di vista fluidodinamico sia energetico, specificandone di volta in volta il campo di utilizzo. Inoltre, è effettuata la descrizione dei cicli termodinamici di base per i principali fluidi di processo (gas e vapore) e si riportano le diverse definizioni di efficienza sia per le macchine sia per gli impianti. Parallelamente alla spiegazione teorica si fanno esempi pratici con lo scopo di associare i concetti appresi a macchine realmente esistenti, stimolando la riflessione anche sui principali problemi incontrati dai progettisti. Il terzo modulo del corso affianca gli altri due e consiste nella risoluzione di problemi applicativi legati alla parte teorica oggetto delle lezioni precedenti. Le esercitazioni sono condotte in maniera interattiva con l’obiettivo di stimolare lo studente ad utilizzare le competenze acquisite durante il corso rendendole parte integrante del bagaglio di conoscenze tecniche che sarà poi la base di una proficua attività professionale.Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Laboratorio computazionale di scambio termico)Il corso si concentra sulla soluzione di problemi di conduzione e avvezione in regime permanente e stazionario, scelti come problemi paradigma nelle applicazioni energetiche. Entrambi i problemi vengono affrontati attraverso l’utilizzo del software MATLAB, utilizzando l’approccio delle differenze finite. Nel corso viene anche discusso il concetto di accuratezza della soluzione, analizzando stabilità e convergenza dei risultati calcolati.

Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Fondamenti di macchine)L’insegnamento di Fondamenti di Macchine è organizzato in tre moduli: - Il primo modulo (circa 3 ore) è dedicato al richiamo dei concetti termodinamica e fluidodinamica. - Il secondo modulo (circa 39 ore) tratta delle macchine a fluido e delle loro principali caratteristiche. - Il terzo modulo (circa 18 ore, in parallelo ai primi due) consiste nella risoluzione di problemi applicativi. In dettaglio, durante i primi due moduli saranno toccati i seguenti argomenti: - Primo principio della termodinamica, secondo principio della termodinamica, equazioni di bilancio. - Ugelli, rappresentazione nel piano termodinamico delle trasformazioni di espansione e compressione. - Macchine motrici ed operatrici, triangoli di velocità , grado di reazione isentropico. - Turbina ad azione, a reazione, caratteristiche delle palettature di turbina, descrizione delle perdite, calcolo del rendimento, turbine multistadio. - Turbina a vapore, caldaia, rendimenti di turbina e impianto, metodi per aumentare il rendimento, cogenerazione. - Turbocompressori assiali e asso-radiali, caratteristiche delle palettature dei compressori assiali, calcolo del rendimento, compressione inter-refrigerata, caratteristica del compressore, stallo. - Ciclo Brayton-Joule ideale e reale, elementi di combustione, rendimento di impianto, impianto combinato, metodi per aumentare il rendimento. - Turbopompa centrifuga, caratteristica della pompa e del circuito, teoria della similitudine e scalatura delle curve di funzionamento, cavitazione, pompe in serie e parallelo.Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Laboratorio computazionale di scambio termico)1) Ripasso sulla rappresentazione dei numeri al calcolatore e sull’algebra dei numeri in virgola mobile. Ripasso sull’utilizzo di MATLAB e delle sue funzioni principali. Visualizzazione di grafici. 2) Problema della conduzione 1D in regime permanente: approssimazione delle derivate con le differenze finite, imposizione delle condizioni al contorno, approssimazione della ODE originaria, soluzione di problemi in coordinate cartesiane e radiali. Non linearità del problema: coefficenti non costanti e condizioni al contorno di irraggiamento. Garanzia di qualità : concetti di accuratezza e indipendenza dalla griglia. Visualizzazione dei risultati. Diagnostiche per il calcolo della potenza generata/scambiata. 3) Problema della conduzione 1D in transitorio: il metodo delle linee come approccio generale alla soluzione di PDE ai valori iniziali, schemi numerici per l'avanzamento in tempo, soluzione di problemi in coordinate cartesiane e radiali. Garanzia di qualità : concetto di studio di convergenza. Visualizzazione dei risultati. Diagnostiche per il calcolo di potenze ed energie. 4) Problema della conduzione 2D in regime permanente o transitorio: approssimazione delle derivate con le differenze finite, imposizione delle condizioni al contorno, soluzione di problemi in geometrie semplici. Visualizzazione dei risultati. Diagnostiche per il calcolo di potenze ed energie. 5) Problema della convezione 1D: approssimazione delle derivate con le differenze finite, motodo upwind, condizione CFL. Visualizzazione dei risultati. Diagnostiche per il calcolo delle potenze trasportate. 6) Problema accoppiato 1D di conduzione (solidi) - convezione (fluidi): approssimazione delle derivate con le differenze finite, definizione della griglia e ordinamento dei nodi. Soluzioni di problemi accoppiati in presenza di diversi tipi di forzante. Visualizzazione dei risultati. Diagnostiche per il calcolo di potenze ed energie.

Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Fondamenti di macchine)Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Laboratorio computazionale di scambio termico)Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;
Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Fondamenti di macchine)Exam: Written test; Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Laboratorio computazionale di scambio termico)Exam: Written test; Optional oral exam;
... Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Fondamenti di macchine)L’esame in presenza è esclusivamente scritto, per una durata complessiva di 130 minuti (cui vanno aggiunti i tempi tecnici di distribuzione e ritiro dei testi, non quantificabili a priori). L’esame è volto a valutare sia le conoscenze teoriche dello studente (prima parte) sia l’abilità nel risolvere problemi (seconda parte). La prima parte ha una durata di 30 minuti ed è composta da 12 domande a risposta multipla. Per ogni risposta corretta è assegnato 1 punto, per ogni risposta non data sono assegnati 0 punti, per ogni risposta errata sono revocati 0,25 punti. Alla fine dei 30 minuti si procederà al ritiro degli elaborati. Il punteggio massimo della prima parte è 12/32. Il punteggio minimo affinché lo studente venga ammesso alla seconda parte dell’esame è 6/32. Non è consentito l’uso di libri, dispense, appunti, cellulari o tablet. La seconda parte ha una durata di 100 minuti ed è composta da 2 esercizi. Il punteggio massimo della seconda parte è 20/32. Il punteggio minimo affinché la commissione consideri superata la seconda parte è 10/32. È consentito l’uso di un formulario (al massimo un foglio A4 fronte-retro), del diagramma di Mollier e delle tabelle delle curve limite (entrambi di proprietà dello studente) e di una calcolatrice scientifica. Non è consentito l’uso di libri, dispense, appunti, cellulari o tablet. Una volta completata la prima parte, il candidato può ritirarsi in qualunque momento. Se il candidato si ritira la sua prova non sarà valutata e il risultato non sarà verbalizzato. Qualora invece il candidato consegni tutti i suoi elaborati, allora l’esame sarà corretto dalla commissione e l’esito sarà registrato dopo averlo comunicato agli studenti. Per valutazioni strettamente superiori a 30/32 sarà assegnata la Lode. Per quanto riguarda il rifiuto del voto, il regolamento del corso è allineato alle regole stabilite dall'Ateneo per l'Anno Accademico vigente. Il voto relativo al modulo di Fondamenti di Macchine avrà validità 2 anni (ovvero otto appelli, più quelli straordinari) dalla data del conseguimento di un voto sufficiente. Il docente si riserva il diritto di modificare alcune norme in corso d’opera (senza però stravolgere le regole d’esame qui riportate) qualora siano individuate delle criticità che rischino di penalizzare i candidati.Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Laboratorio computazionale di scambio termico)LI risultati dell'apprendemento vengono accertati attraverso un esame scritto, di durata di 4 h. Ogni studente lavora su una postazione del LAIB, senza poter utilizzare materiale didattico, per: 1) risolvere numericamente un problema assegnato, usando MATLAB, riassumendo i risultati in forma di opportuni grafici, 2) giustificare le scelte dei metodi scelti per la soluzione, 3) discutere la qualita'/accuratezza delle soluzione numerica ottenuta. 4) Scrivere una breve relazione in MSWord sui punti 1-3, commentando i risultati ottenuti. I tre punti contribuiscono per il 70%, 10% e 20% al voto finale, rispettivamente. Se il voto dello scritto e' ≥ 28, segue un breve esame orale.

Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Fondamenti di macchine)Sono disponibili sul Portale della Didattica i lucidi del corso e gli appunti dell'anno accademico precedente. Sono disponibili anche i testi degli esercizi da svolgere in aula, mentre la loro risoluzione è rilasciata dopo la sessione di esercitazione. Sono inoltre disponibili raccolte di esercizi svolti negli anni precedenti o in corsi analoghi. Sono infine disponibili i diagrammi e le tabelle necessarie per la comprensione di alcuni argomenti e per il corretto svolgimento degli esercizi. Si consigliano i seguenti testi per l’approfondimento delle tematiche trattate in aula: - S.L. Dixon. Fluid Mechanics, Thermodynamics of Turbomachinery. Elsevier Butterworth–Heinemann, ISBN: 0-7506-7870-4 - C. Osnaghi. Teoria delle Turbomacchine. Esculapio Editore, ISBN: 978-8893852180Laboratorio computazionale di scambio termico e Fondamenti di macchine (Laboratorio computazionale di scambio termico)- MATLAB user manuals. - Capitoli selezionati tratti da: 1) A. Quarteroni et al, "Calcolo Scientifico: Esercizi e problemi risolti con MATLAB e Octave", 6a edizione, Ed. Springer 2) J. M. Cooper, "Introduction to Partial Differential Equations with MATLAB" (Birkhaeuser, 2000)

Obiettivo dell'insegnamento è sviluppare la capacità dell'allievo di identificare i problemi della meccanica dei corpi rigidi, i sistemi di trasmissione della potenza meccanica e la meccanica delle vibrazioni, per avviarlo ad un approccio scientificamente corretto ed alla soluzione degli stessi con appropriati metodi ingegneristici, al fine di una efficace progettazione funzionale dei sistemi meccanici con un approccio di tipo professionale.

L'insegnamento tratta gli argomenti di meccanica necessari alla formazione di base dell'ingegnere energetico. Partendo dalle conoscenze di base acquisite dagli allievi nell'insegnamento di Fisica I, gli obiettivi dell'insegnamento di Meccanica delle Macchine sono: - fornire le conoscenze necessarie a impostare la soluzione dei problemi ingegneristici relativi alla meccanica dei sistemi di corpi rigidi; - presentare le caratteristiche principali dei sistemi di trasmissione della potenza meccanica, con riferimento alla configurazione generale di un sistema di trasmissione di potenza, alla tipologia e funzionamento dei principali componenti impiegati, alle caratteristiche cinematiche e di azioni scambiate tra gli organici meccanici; - presentare i principali fenomeni dinamici associati ai sistemi meccanici. L'insegnamento dei corsi di meccanica delle macchine unisce la trattazione di fenomeni fisici che caratterizzano i sistemi di trasmissione della potenza alla presentazione delle metodologie di soluzione dei problemi relativi e alla descrizione dei componenti, in modo che al termine del corso gli allievi siano in grado di riconoscere in un sistema meccanico le sue caratteristiche fondamentali e possano impostare e risolvere i principali problemi associabili ad esso.

L'insegnamento Meccanica delle Macchine si articola nelle seguenti parti: - meccanica dei sistemi di corpi rigidi: moto di un corpo rigido, vincoli e gradi di libertà in un sistema di corpi rigidi, moto di rotolamento, catene cinematiche, analisi cinematica di meccanismi articolati piani, proprietà d'inerzia dei corpi, equilibrio dinamico dei sistemi di corpi rigidi, azioni di inerzia, energia nei sistemi di corpi rigidi; - forze agenti nei sistemi meccanici: forze elastiche, fenomeni di aderenza e attrito, resistenza al rotolamento, forze viscose, analisi dinamica di comuni sistemi meccanici (meccanismi, trasmissioni, veicoli) sottoposti a un sistema di forze; - caratteristiche generali di un sistema di trasmissione del moto: tipologie di accoppiamento motore-utilizzatore, rapporto di trasmissione, rendimento, condizioni di transitorio e di regime, riduzione dell'inerzia e delle forze/coppie ad un dato asse, macchine a regime periodico, equilibramento; - componenti dei sistemi di trasmissione della potenza meccanica: giunti, trasmissioni mediante flessibili, trasmissioni mediante ingranaggi, rotismi ordinari ed epicicloidali, trasmissioni a vite/madrevite, freni ad attrito, frizioni, cuscinetti a rotolamento, a strisciamento, lubrificati; - vibrazioni meccaniche: vibrazioni libere e forzate di un sistema a un grado di libertà , trasmissibilità .

Modalita di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
... L’esame consiste nello svolgimento di una prova scritta volta ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma dell'insegnamento e la capacità di applicare la teoria ed i relativi metodi di calcolo alla soluzione di problemi. Il testo d’esame consta di 3/4 esercizi da risolvere in forma numerica, letterale e/o domande inerenti gli argomenti trattati a lezione, esercitazione e le attività svolte in laboratorio didattico, sia di tipo numerico che sperimentale. Un esempio di tema d’esame è reso disponibile sulla pagina web del corso. Durante l’esame non possono essere consultati libri di testo, appunti, formulari o strumenti elettronici di supporto (ad eccezione della calcolatrice). La durata dell’esame è di norma 100 minuti. Durante l’esame è consentito ritirarsi, consegnando tutti i fogli forniti (testo + brutta copia), fino al momento previsto per la consegna dell’elaborato. Il tema d’esame non può essere copiato per uso personale; la soluzione del tema d’esame non è pubblicata sul Portale della Didattica o resa disponibile in altra forma. Il punteggio assegnato alle singole domande è proporzionato alla difficoltà delle stesse; la votazione massima è di 30/30 e lode. L'esame è superato con voto minimo 18/30. Al termine della correzione della prova scritta, i voti saranno pubblicati sul Portale della Didattica e verranno indicate le modalità di visione dei compiti. La visione degli elaborati corretti avverrà esclusivamente in data, ora e luogo comunicati dal docente alla pubblicazione dei risultati; la presenza dello studente alla visione non è obbligatoria ai fini della registrazione del voto. Al termine della visione degli elaborati i voti saranno consolidati sul registro elettronico con data corrispondente allo svolgimento dell’esame scritto.

• C. Ferraresi, T. Raparelli: "Meccanica applicata"; CLUT Editrice - G. Jacazio, S. Pastorelli: "Meccanica applicata alle macchine"; Levrotto & Bella Editore - G. Jacazio, S. Pastorelli: "Esercizi di Meccanica Applicata alle Macchine"; Levrotto & Bella Editore - M. Callegari, P. Fanghella, F. Pellicano: "Meccanica applicata alle macchine"; Città Studi Edizioni I testi di tutti gli esercizi che vengono proposti nelle esercitazioni sono disponibili nella pagina dell'insegnamento nel Portale della Didattica.

La prova finale è un'occasione formativa individuale a completamento del percorso. Essa richiede lo svolgimento di un lavoro autonomo individuale che consiste nella stesura di un elaborato scritto o di una presentazione su supporto informatico dei risultati conseguiti. Con la prova finale lo studente dimostra la propria capacità di analizzare e approfondire un problema specifico relativo agli insegnamenti seguiti, attraverso lo studio della documentazione disponibile e lo svolgimento di semplici valutazioni tecniche e/o economiche. La prova finale è per lo studente un'occasione per sviluppare un lavoro autonomo e dimostrare le proprie capacità critiche e di sintesi. Ulteriori indicazioni sulla prova finale sono illustrate nel "Regolamento didattico del Corso di Studio" all’Art.5. disponibile sul sito dell’Ateneo al seguente link: https://www.polito.it/didattica/corsi-di-laurea/ingegneria-energetica Il calendario, le scadenze e gli avvisi sono pubblicati nella " Guida Studenti " e nella "Bacheca Studenti"

Modalita di esame: Prova orale obbligatoria;
Exam: Compulsory oral exam;

Al termine del corso, gli studenti devono conoscere: RAA 1 - i concetti e le definizioni (qualitative e quantitative) di pericolo, sicurezza, rischio, prevenzione e mitigazione. RAA 2 - le principali Norme Italiane ed Europee sulla sicurezza degli impianti energetici. RAA 3 – i metodi qualitativi per l’identificazione dei pericoli e dei potenziali eventi iniziatori di incidenti. RAA 4 – i metodi qualitativi per la descrizione e rappresentazione degli scenari incidentali, in termini di cause, conseguenze e relative barriere di protezione. RAA 5 - le basi dell’analisi, modellazione e quantificazione delle conseguenze di uno scenario incidentale. Al termine del corso, gli studenti devono essere in grado di: RAA 6 - applicare (a casi studio realistici) i metodi per: i) l’identificazione dei pericoli e dei potenziali eventi iniziatori di incidenti; ii) la descrizione e rappresentazione qualitativa degli scenari incidentali (in termini di cause, conseguenze e relative barriere di protezione); iii) la quantificazione delle conseguenze associate. RAA 7 - valutare criticamente i risultati ottenuti dall’applicazione dei metodi appresi, anche in relazione alla confidenza con la quale possono essere utilizzati per prendere decisioni robuste in merito a misure (preventive, protettive e mitigative) di controllo e riduzione del rischio. RAA 8 - comunicare i risultati della propria attività in modo tecnicamente corretto.

I sistemi e gli impianti energetici (ed in generale, industriali) sono potenzialmente soggetti ad incidenti, dovuti a rotture e guasti di componenti, ma anche ad eventi catastrofici esterni legati al territorio ed all’ambiente che li ospita. La valutazione e la gestione del rischio associato al loro funzionamento richiedono un approccio sistematico e sistemico all’identificazione dei pericoli e alla valutazione delle conseguenze di scenari incidentali che possono impattare sui sistemi, gli impianti, i lavoratori, l’ambiente e la popolazione. Questo insegnamento intende fornire agli studenti una panoramica sulle problematiche di sicurezza associate alla progettazione e alla gestione dei sistemi tecnologici e presentare il quadro concettuale, teorico e metodologico per la valutazione, il controllo e la riduzione (prevenzione e mitigazione) dei rischi connessi alla realizzazione e all’esercizio degli impianti energetici (ed in generale, industriali). Queste competenze, tipiche degli analisti di sicurezza ed affidabilità , sono necessarie in tutte le aree dell’ingegneria moderna per la progettazione e la gestione di sistemi sicuri ed affidabili. L’approccio didattico è rigoroso dal punto di vista teorico, ma intende soffermarsi particolarmente sull’applicazione pratica dei metodi su casi studio realistici che aiutino lo studente ad integrare, con uno scopo unitario (ovvero l’analisi di rischio/sicurezza dei sistemi energetici), le diverse conoscenze multidisciplinari acquisite in tutto il percorso di studi, ottenendo così una competenza direttamente spendibile nel mondo del lavoro.

1. Introduzione e descrizione dei contenuti del corso: visione globale dell’offerta formativa sulla sicurezza e l’analisi di rischio nei Corsi di Laurea Triennale e Magistrale in Ingegneria Energetica (e Nucleare). (1.5h) 2. Concetti di pericolo, sicurezza, rischio (e tollerabilità del rischio), prevenzione e mitigazione: definizioni qualitative e quantitative. (3h) 3. Introduzione (cenni) alla Normativa Italiana ed Europea sulla sicurezza ed il rischio nella progettazione e gestione degli impianti energetici [sicurezza occupazionale, sicurezza dei componenti, delle macchine e dei sistemi, sicurezza degli impianti soggetti ad incidenti severi (es., raffinerie, impianti chimici, installazioni Oil&Gas, impianti nucleari)]. (3h) 4. Analisi critica dettagliata di alcuni incidenti rilevanti che hanno colpito diverse tipologie di impianti energetici nel passato. (1.5h) 5. Sostanze pericolose utilizzate in ambito energetico: caratteristiche, classificazione, trattamento, Normativa Italiana ed Europea. (1.5h) 6. Metodi qualitativi per l’identificazione dei pericoli e dei potenziali eventi iniziatori di incidenti in impianti energetici (ed industriali, in generale): (6h) a) Sicurezza dei componenti, delle macchine e dei sistemi: metodo Failure Mode Effect and Criticality Analysis (FMECA) (per l’identificazione delle modalità di guasto di un sistema e le corrispondenti analisi di criticità e manutenibilità ); b) Sicurezza delle industrie di processo: metodo HAZard and OPerability analysis (HAZOP) (per l’identificazione delle anomalie in un processo produttivo); c) Matrici di rischio, per una classificazione qualitativa della criticità dei pericoli e dei potenziali eventi iniziatori di incidenti identificati. 7. Metodo “Bow Tie� per la descrizione e rappresentazione qualitativa di scenari incidentali, in termini di cause, conseguenze e relative barriere di sicurezza (misure preventive, protettive, mitigative). (3h) 8. Analisi delle conseguenze di uno scenario incidentale (modellazione e quantificazione): il Metodo Speditivo per la determinazione dell’estensione delle aree di danno (elevata letalità , lesioni irreversibili per le persone). (3h) 9. Casi studio. Le lezioni frontali verranno supportate da esempi relativi ad analisi di sicurezza e rischio di componenti, sistemi ed impianti energetici (realistici) esposti a pericoli, al fine di fornire allo studente una sensibilità ed una competenza per l’applicazione pratica degli strumenti presentati nel corso (in particolare, FMECA, HAZOP, Bow-Tie e Metodo Speditivo). In quest’ottica, i docenti proporranno delle esercitazioni che verranno svolte in gruppo (preferibilmente in classe) dai partecipanti al corso sotto la guida e supervisione dei docenti stessi. (17.5h)

Modalita di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Exam: Written test; Group essay;
... Il voto d’esame si baserà su due elementi: 1) un test scritto individuale (della durata di circa 1 ora), costituito da 20 domande a risposta multipla; 2) la valutazione delle quattro esercitazioni svolte principalmente in classe e in gruppo (vedi sezione “Organizzazione dell'insegnamento�). Rispetto al punto 1), il test scritto individuale ha l’obiettivo di verificare la comprensione da parte dello studente dei concetti di sicurezza, rischio, prevenzione e mitigazione (RAA1), la conoscenza (di tipo concettuale, teorico e “fondativo�) delle principali norme in materia di sicurezza (RAA2), dei metodi di identificazione (RAA3), caratterizzazione e valutazione di pericoli, scenari incidentali (RAA4) e relative conseguenze (RAA 5). Il test scritto (della durata di circa 1 ora) si compone di 20 domande a risposta multipla. Rispetto al punto 2), verranno valutate le quattro esercitazioni svolte (principalmente in classe e in gruppo) dagli studenti sotto la supervisione dei docenti, relative ad analisi di sicurezza e rischio di componenti, sistemi ed impianti energetici (realistici) esposti a pericoli (con particolare riferimento ai metodi FMECA, HAZOP, Bow-Tie e Metodo Speditivo, come spiegato in dettaglio nella sezione “Organizzazione dell'insegnamento�). In questo modo, verranno verificate le seguenti capacità dello studente: (i) applicare i metodi di analisi della sicurezza e del rischio degli impianti energetici (RAA 6); (ii) esprimere autonomamente e criticamente, in modo chiaro e convincente, giudizi sulla confidenza nei risultati di un’analisi di sicurezza e rischio (RAA 7, 8). Tre giorni prima della data del test individuale scritto a risposta multipla, le quattro esercitazioni svolte (su FMECA, HAZOP, Bow-Tie e Metodo Speditivo) dovranno essere caricate dagli studenti nella sezione “Elaborati� del Portale della Didattica. Le due parti sopra menzionate (cioè il test individuale scritto a risposta multipla e le quattro esercitazioni svolte in gruppo) contribuiscono nel modo seguente alla definizione del voto finale: - Peso del test individuale scritto a risposta multipla = 60% = 0.6 - Peso delle quattro esercitazioni svolte in gruppo = 40% = 0.4 La media pesata delle due parti viene arrotondata all'intero più vicino. L’uso del materiale didattico (libri, appunti, etc.) non è consentito. La minima valutazione (media pesata delle due parti) che consente il superamento dell’esame è di 18/30. D'altra parte, affinché l'esame possa essere superato, è necessario che nessuna delle due parti abbia una valutazione inferiore a 17 (<17). La valutazione massima è 30/30 e lode.

Dispense e slides fornite dai docenti.

Conoscere i principali sistemi energetici adatti a servire piccole comunità e territori in condizioni di marginalità . Conoscere e comprendere il funzionamento delle diverse tecnologie appropriate allo sviluppo inclusivo e sostenibile di comunità e territori. Conoscere e saper applicare i fondamenti della meccanica per la progettazione di macchine appropriate. Saper riconoscere e tenere in conto le esigenze culturali, sociali e ambientali nella scelta e implementazione di una tecnologia finalizzata alla risoluzione di un problema in uno specifico contesto. Saper utilizzare tecniche di progettazione condivise finalizzate al miglioramento del benessere di cittadini, comunità e territori, in particolare in condizioni di marginalità o povertà .

Nell’insegnamento sono descritte e analizzate le principali tecnologie appropriate caratteristiche dell’ingegneria umanitaria, finalizzate a soddisfare i bisogni fondamentali di tutte le persone, specialmente in comunità e territori marginali, sotto-serviti o svantaggiati. Sono forniti gli strumenti di base per comprendere e sviluppare, partendo dall’analisi delle esigenze, tecnologie semplici, di piccola scala, energeticamente efficienti, ecocompatibili e controllate dalle comunità locali, in grado di migliorare il benessere dei cittadini di uno specifico territorio in un’ottica di inclusività , coesione sociale e sostenibilità ambientale.

• Tecnologie appropriate e intermedie. Definizione, breve storia, e principali requisiti. Criteri di appropriatezza. - Metodi di progettazione di tecnologie appropriate. L’uomo al centro del progetto: il processo progettuale su base esigenziale. Movimenti di grassroots innovation. Innovazione informale, ibridazione tecnologica, retro-innovazione, re-design, co-design, progettazione partecipata, co-produzione. Piattaforme open source per la condivisione delle soluzioni. - Energie e motori primi per comunità in transizione. Energia umana e animale: caratteristiche meccaniche dei motori animati. Energia da biomasse: cenni di digestori anaerobici famigliari. Energia idraulica: ruote ad acqua, mulini da farina, seghe e magli idraulici. Energia eolica: cenni di impianti micro-eolici, pompe eoliche. Energia solare: cucine e forni solari. - Meccanica delle macchine appropriate. Le macchine elementari. Sistemi e componenti per la trasmissione e trasformazione del moto. Sistemi per la moltiplicazione della forza o della velocità . Meccanica della bicicletta. Meccanica delle macchine a trazione animale. - Strumenti, utensili, dispositivi e macchine appropriate. Esempi e applicazioni di tecnologie e macchine appropriate per l’agricoltura, la conservazione e trasformazione del cibo, i lavori domestici, la lavorazione del legno e dei metalli, l’autocostruzione. Tra gli altri saranno analizzati i seguenti casi studio: pressa manuale per la produzione di balle di paglia da autocostruzione; pressa manuale per mattoni in terra cruda; piccole macchine famigliari per la mietitura e trebbiatura del grano; macchine a pedali; carrozzina per turismo inclusivo ad azionamento animale; autocostruzione di ruote ad acqua; autocostruzione di micro-turbine eoliche; autocostruzione di forno solare parabolico; refrigeratore evaporativo; distillatore solare; essiccatore solare.

Modalita di esame: Prova orale obbligatoria;
Exam: Compulsory oral exam;
... L’esame consiste in una prova orale svolta in classe. Non è concesso l’uso di appunti, libri o altro materiale. Il colloquio è finalizzato alla valutazione delle conoscenze teoriche e pratiche acquisite nell’ambito del programma dell’insegnamento. Sono poste tre domande, che possono riguardare tutti gli argomenti trattati durante le lezioni ed esercitazioni. A seconda dei casi, le studentesse e gli studenti sono invitati a esporre e discutere le varie metodologie di progettazione, descrivere e modellare le diverse tipologie di tecnologie appropriate o svolgere esercizi applicativi, eventualmente anche con il supporto di fogli per la rappresentazione di concetti, schemi, diagrammi, modelli funzionali. Ad ogni domanda è assegnata una valutazione compresa fra 0 e 10 punti. Il punteggio totale, dato dalla somma dei punteggi totalizzati per ognuna delle tre domande, costituisce il voto finale espresso in trentesimi. La lode verrà attribuita se le risposte, oltre che essere corrette, saranno particolarmente chiare, complete ed esaustive.

Il programma è supportato da slides del docente rese disponibili attraverso il portale della didattica. Per approfondimenti: - Amadei, B. Engineering for sustainable human development, A guide to successful small-scale community projects. Reston: American Society of Civil Engineers ed., 2014. - Darrow, K., Keller, K., Pam, R. Appropriate technology sourcebook. Stanford: Volunteers in Asia, 1981 - Dean, T. Human powered home. Choosing muscles over motors. Gabriola Island: New Society Publishers, 2008. - De Decker, K. Low-tech Magazine 2012-2018. Lulu.com ed., 2019. https://www.lowtechmagazine.com/ - Ferraresi C., Raparelli, T. Meccanica applicata. Torino: CLUT Editrice, 2007. - Hazeltine B., Bull, C. Appropriate technology: tools, choices and implications. San Diego: Academic Press, 1999 - Hazeltine B. Field Guide to appropriate technology. San Diego: Academic Press, 2003. - Kothari, A., Salleh, A., Escobar, A., Demaria, F., Acosta, A. Pluriverse. A post-development dictionary. New Delhi, Tulika Books, 2019. - McCullagh, J.C. Pedal power in work, leisure and transportation. Emmaus: Rodale Press, 1977 - Norton, R. Design of machinery. Boston: Mc Graw Hill, 2020 - Smith, C. E. Design for the other 90%. New York: Cooper-Hewitt, National Design Museum, 2007. - Wilson, D.G., Schmidt, T. Bicycling Science. Cambridge: The MIT Press, 2020.