Ingegneria industriale

L’insegnamento concorre a formare lo studente sulla modellistica ed il progetto di azionamenti elettrici. Introduce agli aspetti metodologici, di modellazione, di progettazione e di collegamento fra le varie conoscenze. L'obiettivo principale dell’insegnamento consiste nel fornire agli studenti le basi per la scelta del tipo di motore e di controllo più adatto, in funzione dell’applicazione. I principali risultati dell’apprendimento saranno: • Comprensione dei principi fisici alla base del funzionamento motori elettrici; • Richiami di controlli automatici; • Richiamo di elettronica di potenza; • Nozioni sulla qualità dell’energia elettrica, in particolare per quanto riguarda l’utilizzo di inverter per azionamenti; • Modellistica e controllo di motori elettrici di varia natura: motori in c.c. a spazzole, e in corrente alternata ad induzione e brushless, motori stepper

L’insegnamento fornisce le competenze di base necessarie per progettare dei sistemi di azionamento elettrico. I principali contenuti riguardano: richiami di elettrotecnica, basi di controlli automatici ed elettronica di potenza. Motori elettrici in c.c., a induzione, brushless (BLDC e PMSM) e stepper, ed il loro controllo.

Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecniche descritte nell'insegnamento sono necessarie solide conoscenze preliminari di elettromagnetismo et elettrotecnica. Sarebbe utile avere conoscenze in controlli automatici ed elettronica.

Il corso è organizzato in: • lezioni frontali in aula durante le quali vengono affrontati gli argomenti trattati nel corso; • esercitazioni teoriche e pratiche, da svolgere possibilmente in laboratorio utilizzando i software Matlab/Simulink e LTspice. La totalità del materiale didattico utilizzato durante il corso – e.g. diapositive delle lezioni, esercizi svolti e proposti, tabelle, video ed altri contenuti – sarà disponibile attraverso la piattaforma Unistudium.

Introduzione. • Azionamenti elettrici: uno sguardo d'insieme. Evoluzione della tecnologia e abbandono dei motori in c.c. a spazzole. Richiami di elettrotecnica: reti trifase, nozione di potenza attiva, reattiva, apparente, distorcente. Perché carichi RL producono delle sovratensioni. Motori in c.c. a spazzole • Struttura e principio di funzionamento. Modello dinamico e circuito equivalente. Defluxing. Richiami di controlli automatici • Nozioni di base di controlli automatici: trasformate di Laplace, risposta in frequenza e funzione di trasferimento, diagrammi di Bode. • Sistemi del primo e secondo ordine, e loro identificazione a partire dalla risposta al gradino. • Controllori PID, progetto di controllori nel dominio del tempo e della frequenza, sintesi diretta. Anti-wind up. • Stabilità di sistemi lineari: margine di fase e di guadagno. Elettronica di potenza • Cenni sui semiconduttori, e sui dispositivi a semiconduttore per l’elettronica di potenza: diodi, BJT, MOSFET, IGBT e tiristori, moduli composti di più dispositivi di potenza. • Convertitori DC-DC con topologie Buck, Boost e Buck-Boost e loro funzione di trasferimento (cenni). Controllori, regolatori integrati e moduli di potenza integrati. • Mezzo ponte, ponte intero, ponte trifase. Chopper. Frenatura rigenerativa, common DC-bus e protezione del bus DC. • Inverter: applicazioni e tipologia, nozione di THD e qualità dell’energia elettrica. • Modulazione di tipo onda quadra, PWM e SVPWM. Controllo di motori elettrici • Perché si utilizzano loop imbricati (controllo di coppia/corrente, velocità e posizione) • Progetto di controllo di motori in c.c. • Misura di posizione e di velocità tramite encoder. Motore a induzione • Struttura e principio di funzionamento. Modello a regime e circuito equivalente per fase. • Avviamento di motori a induzione: allaccio diretto, soft-starter o inverter. • Controllo scalare (V/f), perché il controllo V/f non permette di controllare i transitori. • Modello dinamico: trasformazione di Clarke-Park, equazioni del motore nel riferimento di Park. Calcolo della coppia. Cenni sulle differenti tipologie di controllo vettoriale FOC e DTC Motori brushless • Struttura e principio di funzionamento. Motori BLDC e PMSM. • Modello dinamico di motori brushless, equazioni del motore nel riferimento di Park. • Controllo FOC, 6 steps. Cenni sul controllo sensorless. • Circuiti integrati per il controllo di motori brushless. Motori stepper • Struttura e principio di funzionamento, tipologie di motori stepper (unipolari, bipolari e ibridi) • Controllo di motori stepper, microstepping. • Circuiti integrati per il controllo di motori stepper. Model-based design • Approcci model-in-the-loop (MIL), software-in-the-loop (SIL) e hardware-in-the-loop (HIL). • Nozioni di base sull’utilizzo di Simulink e SImscape • generazione automatica di codice per piattaforme di tipo embedded • Esercitazioni pratiche con Arduino.

L'esame si compone di due parti: • una prova scritta (3h) • una prova orale, unicamente per gli studenti che superino la prova scritta • sarà cura degli studenti di seguire ed ottenere l’attestato nominativo di riuscita di 3 tutorial Onramp (Simulink, Design of automatic control, Simscape power electronics)

Testi raccomandati 1. Slobodan N. Vukosavic, Electrical Machines, Springer DOI 10.1007/978-1-4614-0400-2 2. Ned Mohan, Electric Drives – an integrative approach, MNPERE, ISBN 0-9715292-1-3 Materiale didattico comprendente diapositive delle lezioni, testi e soluzione degli esercizi proposti, tabelle, video ed altro sarà disponibile attraverso la piattaforma Unistudium.

• Acquisire i concetti inerenti la modellazione dei sistemi meccanici, con riferimento allo studio dei transitori e della dinamica di vari tipo di sistemi meccanici tra cui rotori e motori - Apprendere gli strumenti di modellazione e simulazione dei sistemi meccanici con particolare attenzione ai meccanismi e ad alcuni sistemi robotici. - Acquisire le basi per saper studiare e simulare il moto di meccanismi e sistemi robotici.

• Modellazione dinamica di sistemi meccanici e studio dei transitori - Simulazione del moto e analisi di meccanismi e sistemi robotici in 3D - Rotordinamica - Equilibratura motori e rotori

Meccanica applicata alle macchine.

Lezioni frontali ed esercitazioni al PC.

• Dinamica e bilanciamento di macchine e meccanismi: richiami di dinamica applicata alle macchine, studio delle forze d’inerzia e delle vibrazioni generate dal moto. Dinamica e bilanciamento dei motori alternativi, dinamica dei rotori rigidi e flessibili, fenomeni di risonanza e velocità critiche, tecniche di equilibratura statica e dinamica dei rotori. Analisi di casi studio industriali, esempi applicativi ed esercitazioni numeriche. - Modellazione dinamica di sistemi meccanici e studio dei transitori: formulazione di modelli dinamici di sistemi meccanici a parametri concentrati, analisi della risposta nel dominio del tempo e studio dei fenomeni transitori. Sistemi in regime assoluto e in regime periodico, valutazione delle condizioni iniziali e della risposta a differenti eccitazioni. Applicazioni pratiche, esempi numerici ed esercizi di simulazione. - Simulazione del moto e analisi di meccanismi e sistemi robotici in 3D: principi di modellazione cinematica e dinamica di meccanismi e sistemi robotici. Elementi di cinematica dei robot analisi delle traiettorie, velocità e accelerazioni e simulazione del moto mediante strumenti software dedicati. Studio delle prestazioni cinematiche e dinamiche di manipolatori robotici e meccanismi complessi, con esempi applicativi ed esercitazioni.

Prova scritta e prova orale con discussione del progetto scelto.

• Bei Lu, Ramin S. Esfandiari; Modeling and Analysis of DYNAMIC SYSTEMS; CrC Press - C. Ferraresi, T. Raparelli: Applied Mechanics. Ed. Clut - U. Meneghetti, A. Maggiore, E. Funaioli: Lezioni di meccanica applicata alle macchine. Prima parte: Fondamenti di meccanica delle macchine. Seconda parte: Elementi di meccanica degli azionamenti. Terza parte: Dinamica e vibrazioni delle macchine. - M. Callegari , P. Fanghella , F. Pellicano: Meccanica applicata alle macchine - Appunti delle lezioni.

L'insegnamento fornisce una visione integrata dei sistemi energetici moderni, con particolare riferimento al ruolo delle fonti energetiche rinnovabili, dei gas energetici e delle tecnologie di accumulo nel processo di transizione energetica e decarbonizzazione. Il corso introduce gli studenti ai principali scenari energetici globali, europei e nazionali, fornendo gli strumenti necessari per comprendere le sfide legate alla sicurezza energetica, alla sostenibilità ambientale e all'integrazione delle fonti rinnovabili nei sistemi energetici. L'obiettivo principale dell'insegnamento è fornire le conoscenze teoriche e applicative necessarie per analizzare le diverse opzioni di produzione, conversione, trasporto e stoccaggio dell'energia, con particolare attenzione ai sistemi di accumulo energetico e al loro ruolo nell'integrazione delle fonti rinnovabili e nella riduzione delle emissioni climalteranti. Al termine del corso lo studente sarà in grado di comprendere i principi di funzionamento, le prestazioni e gli ambiti applicativi delle principali tecnologie energetiche di stoccaggio e rinnovabili e di valutarne criticamente vantaggi, limiti e potenzialità nel contesto della transizione energetica. L'insegnamento contribuisce inoltre allo sviluppo della capacità di analizzare problemi energetici complessi, formulare valutazioni tecnico-economiche motivate sulla base di dati e modelli, comunicare efficacemente le proprie conclusioni. Lo studente acquisirà infine gli strumenti metodologici necessari per approfondire autonomamente le tematiche del settore energetico e aggiornare le proprie competenze nel corso della futura attività professionale.

Il corso offre un approfondimento completo e articolato sui principali aspetti dell’energetica, con particolare riferimento all’accumulo dell’energia in integrazione con le fonti energetiche rinnovabili, e spunti sull’efficientamento dei sistemi energetici. Partendo dall’analisi dello scenario energetico mondiale, europeo e nazionale, il corso esamina le principali sfide e opportunità associate alla transizione energetica, evidenziando il ruolo crescente delle tecnologie di accumulo nel garantire flessibilità e sostenibilità del sistema energetico. Una parte del corso è dedicata allo studio dello stoccaggio dei gas energetici e del loro ruolo nella transizione verso sistemi a basse emissioni di carbonio. Vengono analizzate la filiera del gas naturale e le sue infrastrutture di produzione, trasporto e stoccaggio. Particolare attenzione è rivolta ai giacimenti non convenzionali e alle prospettive future legate a possibili scenari di produzione di gas naturale a ridotta impronta di carbonio. Il corso approfondisce inoltre le tecnologie innovative per lo stoccaggio permanente della CO2, con particolare riferimento ai gas idrati, e il ruolo dell’idrogeno come vettore energetico per la decarbonizzazione del sistema energetico, ma soprattutto come reagente per la produzione di combustibili sintetici. Successivamente vengono esaminate le principali tecnologie di accumulo dell’energia termica, illustrandone i principi fisici, le configurazioni impiantistiche e le applicazioni nei sistemi energetici moderni. Vengono analizzati sia i sistemi a calore sensibile e latente sia le soluzioni termochimiche, evidenziandone il potenziale per incrementare l’efficienza energetica e favorire l’integrazione delle fonti rinnovabili. Il corso affronta quindi le diverse tecnologie di accumulo dell’energia elettrica, analizzandone il ruolo strategico nella gestione delle reti energetiche e nell'integrazione delle fonti non programmabili. Sono presentate e confrontate le principali famiglie di sistemi di accumulo, tra cui le tecnologie meccaniche, elettrochimiche e chimiche, illustrandone principi di funzionamento, prestazioni, vantaggi, limiti e campi di applicazione. Un approfondimento sarà dedicato alla filiera power-to-x e ai cosiddetti e-fuels. Le fonti energetiche rinnovabili costituiscono il contesto applicativo entro il quale vengono valutate le esigenze di accumulo. Il corso descrive le caratteristiche delle principali risorse rinnovabili, con particolare riferimento all’energia solare, eolica e geotermica, analizzandone il contributo al mix energetico e le innovazioni tecnologiche che ne favoriscono una maggiore diffusione. Infine, vengono introdotti i concetti di comunità energetiche e gestione distribuita dell’energia, evidenziando il ruolo centrale dei sistemi di accumulo nel favorire l’autoconsumo, la flessibilità delle reti e la partecipazione attiva degli utenti ai nuovi modelli energetici sostenibili.

Non richiesti

Il corso si svolge tramite lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso

1. Introduzione e scenario energetico Concetti preliminari di energetica. Scenario energetico mondiale, europeo e nazionale. Sicurezza energetica, transizione energetica e decarbonizzazione. 2. Stoccaggio dei gas energetici e decarbonizzazione Gas naturale: situazione globale, ruolo nel sistema energetico e prospettive future. Giacimenti convenzionali e non convenzionali. Idrati di gas naturale e loro potenziale come risorsa energetica e mezzo di stoccaggio. Modalità di trasporto del gas naturale: gas compresso (CNG), gas naturale liquefatto (LNG) e trasporto mediante gas idrati. Filiera LNG: liquefazione, trasporto, stoccaggio e rigassificazione. Tecnologie per lo stoccaggio permanente della CO2 con particolare riferimento ai gas idrati e confronto con le principali opzioni di sequestro geologico. Idrogeno come vettore energetico e come reagente per la produzione di combustibili sintetici. Produzione dell'idrogeno mediante steam reforming ed elettrolisi. Tecnologie di stoccaggio dell'idrogeno. 3. Sistemi di accumulo dell'energia termica Definizioni e classificazione dei sistemi di accumulo termico. Principi di accumulo sensibile, latente e termochimico. Sistemi di accumulo del calore sensibile: accumuli ad acqua, ghiaia, caverne, acquiferi (Aquifer Thermal Energy Storage – ATES) e letti porosi (packed bed). Sistemi di accumulo del calore latente mediante materiali a cambiamento di fase (PCM): sali idrati, paraffine, acidi grassi e clatrati idrati. Sistemi di accumulo termochimico. Stoccaggio del freddo. Applicazioni dei PCM nei sistemi energetici, nell'edilizia e nella termotecnica. 4. Sistemi di accumulo dell'energia elettrica Definizioni, classificazione e parametri di valutazione dei sistemi di accumulo. Accoppiamento con le fonti energetiche rinnovabili e servizi di rete. Indicatori tecnico-economici e definizione del Levelized Cost of Storage (LCOS). Accumulo meccanico dell'energia: impianti di pompaggio idroelettrico (PHS), Compressed Air Energy Storage (CAES), Liquid Air Energy Storage (LAES) e volani. Principi di funzionamento, caratteristiche tecniche e configurazioni impiantistiche. Accumulo chimico dell'energia: combustibili sintetici, e-fuels e processi termochimici di conversione dell'energia. Processi Power-to-Gas e Power-to-X. Produzione di metano sintetico, ammoniaca, metanolo. Accumulo elettrochimico dell'energia: richiami di elettrochimica, prestazioni delle celle elettrochimiche e principali tecnologie di batterie. Batterie al piombo-acido, nichel-metallo idruro, litio-ione, sodio-nichel cloruro (ZEBRA), batterie a flusso (flow batteries) e tecnologie emergenti. 5. Fonti energetiche rinnovabili Fotovoltaico. Eolico. Geotermico. 6. Comunità energetiche e sistemi energetici distribuiti Comunità energetiche rinnovabili. Autoconsumo individuale e collettivo. Integrazione tra generazione distribuita, sistemi di accumulo e gestione intelligente dell'energia. Ruolo delle comunità energetiche nel processo di decarbonizzazione, nella flessibilità delle reti elettriche e nella valorizzazione delle fonti energetiche rinnovabili.

Prova orale

Dispense a cura del docente. Articoli scientifici suggeriti dal docente.

Lo studente acquisisce capacità di schematizzazione di un problema per la sua simulazione fluidodinamica (CFD - Computational Fluid Dynamics), di scelta dei modelli più opportuni e di analisi dei risultati. Oggetto di studio sono la termo-fluidodinamica, la combustione e i flussi multifase, in particolare per motori a combustione interna, spray di combustibile, combustori, turbogas, impianti di potenza, aerodinamica esterna. Conoscenza ed uso di piattaforme di High Performance Computing (HPC).

Cinematica e dinamica dei fluidi Fondamenti di fluido-dinamica computazionale (CFD - Computational Fluid Dynamics). Flussi turbolenti. Flussi chimicamente reattivi. Flussi multifase. Applicazioni alla modellazione di macchine a fluido, di flussi interni e di flussi esterni. Introduzione all'High Performance Computing (HPC).

conoscenza dei contenuti dei corso di machine, macchine a fluido, fisica tecnica.

• lezioni frontali - esercitazioni al calcolatore

1. Proprietà dei fluidi: comprimibilità, viscosità, tensione superficiale. Cinematica dei fluidi: descrizione lagrangiana ed euleriana, derivata materiale, tensori di deformazione e rotazione. Dinamica dei fluidi: tensore degli sforzi e modelli costitutivi. Principi di base: equazioni di conservazione della massa, quantità di moto, energia e specie, in forma conservativa e non conservativa, equazioni di stato, proprietà di trasporto, viscosità, diffusività di massa, diffusività termica. 2. Introduzione alla fluido-dinamica computazionale (CFD). Metodi numerici: metodo dei volumi finiti. Metodi di discretizzazione dei termini spaziali e temporali. Convergenza, accuratezza e stabilità. Accoppiamento delle equazioni, algoritmi di soluzione pressure-based e density-based. Solutori segregati e accoppiati. Metodi iterativi di soluzione per problemi non lineari accoppiati. 3. Modelli di turbolenza. Cascata dell’energia e scale caratteristiche della turbolenza. Approcci modellistici: Direct Numerical Simulation (DNS), Large Eddy Simulations) LES, Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS). Ipotesi di Boussinesq e modelli a due equazioni. Altri modelli di chiusura. Modelli per lo strato limite turbolento: funzioni di parete standard, funzioni di parete avanzate, modelli a due strati, modelli a basso numero di Reynolds. 4. Miscelamento turbolento e flussi reattivi. Modellazione del mixing turbolento e di flussi chimicamente reattivi. Combustione premiscelata e non-premiscelata. Interazione tra cinetica chimica e turbolenza. Modelli di combustione per fiamme diffusive/non premiscelate. 5. Flussi multifase. Cenni alla modellazione con metodi Euleriani two-fluid e single-fluid, metodi Lagrangiani. Interazioni tra le fasi. 6. Introduzione all'High Performance Computing (HPC). Applicazioni CFD a flussi turbolenti: studio e design di macchine a fluido, motori a combustione interna, turbomacchine, flussi esterni, aerodinamica. Ogni capitolo presenta almeno un caso di studio e una sessione pratica con simulazioni al computer.

progetto, prova orale

Andersson B., et al.: Computational Fluid Dynamics for Engineers, Cambridge Press 2012 Altri: Cengel, Cimbala, Fluid Mechanics – Fundamentals and Applications, McGraw-Hill Ferziger, Peric, Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer

Introdurre lo studente alle problematiche della gestione di un progetto: dal controllo dei costi e del tempo, alla gestione dell persone, dei conflitti e delle comunicazioni. L'uso delle tecniche reticolari.

Saper utilizzare le più recenti ed innovative tecniche di misura per i collaudi nel campo della meccanica e fluidodinamica.

Introduzione al Project Management. Lo sviluppo del Project Management Le fasi e i ruoli del Project Management L'organizzazione del PM. La Pianificazione del progetto. La Work Breakdown Structure. Le tecniche Reticolari.

Il controllo di qualità nella produzione industriale. Sistemi di misura di campi di grandezze meccaniche, di stress e strain, di vibrazioni, grandezze fluidodinamiche, tecniche senza contatto per la misura di campi termici, sensoristica innovativa per applicazioni di ricerca e sviluppo.

Sono consigliati i corsi di base dell'ingegneria industriale per poter meglio inquadrare le problematiche del Project Managament dal punto di vista ingegneristico

Corso di misure di base, basi di matematica e fisica tipiche dell'ingegneria.

Lezioni frontali

Il corso è organizzato nel seguente modo: lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso; esercitazioni in laboratorio

Note Introduttive. Le certificazioni del Project Management. Cosa è il Project Management La figura del Project Sponsor il PM nel tempo. Il triangolo dei Talenti. il ruolo del PM. la Maturity nel PM. Definizione di Project Management. Le attività del PM. La posizione del PM nell'organizzazione. il PM e i Line Manager, il Project Sponsor. Lo sviluppo del Project Management Storia del Project Management. I rischi e gli ostacoli. PM lo sviluppo, gli insuccessi, le evoluzioni. Le fasi del Maturity Life Cycle. Definizione di Sistema, Progetto Programma. Maturità ed Eccellenza, Fasi di un progetto, Analisi Costi e Benefici. Il controllo in itinere. L'organizzazione orientata al PM. Organizzazione classica funzionale, la Pure Project Matrix. il PMO e il PM Team. PM e funzioni del Management. PM la gestione delle comuncazioni e dei conflitti. La Panificazione del progetto. Definizione, efficacia, Ruoli e responsabilità. lo Statement of Work SOW. La work breakdown structure. Esempi. Le tecniche Reticolari Intorduzine e Basi. Analisi e Valutazioni. Analisi GRAFICA. La slipchart. La stima dei tempi. Il Regime probabilistico. IL CPM, IL PERT, il PNET, la simulazione.

Il controllo di qualità, il quadro nell’Unione Europea, storia ed evoluzione della qualità, il manuale della qualità, l’accreditamento e la certificazione, strumenti statistici per il controllo di qualità, l’affidabilità, la riferibilità delle misure, la responsabilità legale da prodotto difettoso, le prove accelerate, tecniche diagnostiche innovative per il controllo di qualità: misure di temperatura senza contatto, misura di stress mediante termoelasticità, misura di strain mediante Digital Imaging Correlation, vibrometria e anemometria laser Doppler. Di ogni metodologia vengono discusse i principali vantaggi, le caratteristiche metrologiche, le problematiche di misura e le cause di incertezza. Vengono inoltre forniti esempi applicativi.

Il livello di apprendimento si base sia su quiz, sia su esercizi sia su esame orale

L'esame prevede una prova orale che consiste in una discussione della durata di circa 45 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. La prova orale consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicazione dell'allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione sugli stessi argomenti a contenuto teorico.

Project Management: A Socio-Technical Approach: 2024 Release ISBN10: 1265060886 | ISBN13: 9781265060886 By Erik Larson, Clifford Gray and Pinyarat Sirisomboonsuk Harold Kerzner Project Management, A system approach to planning, scheduling and controllin, 12th edition, 2017 Albert Lester, Project Management, Planning and control, 7th edition, 2017

Gianluca Rossi, Misure meccaniche e termiche, basi teoriche e principali sensori e strumenti,ISBN 9788843053612. Dispense e materiale didattico a cura del docente sulla piattaforma Unistudium

Il corso ha l'obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze e le abilità necessarie alla progettazione degli impianti di riscaldamento e condizionamento di tipo convenzionale. Lo studente acquisirà quindi le competenze relative a i criteri di dimensionamento dei principali componenti: terminali di immissione dell'aria, reti di distribuzione dell'aria, unità di trattamento aria, terminali di immissione del calore, reti di distribuzione dell'acqua, generatori di calore, macchine frigorifere. Obiettivo del corso è anche la progettazione di un impianto, tramite la quale lo studente acquisisce capacità di calcolo, analisi dei risultati e scelta delle opportune soluzioni impiantistiche.

Il corso affronta le tematiche teoriche e pratiche per la progettazione degli impianti termotecnici: Benessere termoigrometrico. Carichi termici. Classificazione degli impianti. Criteri di progetto impianti di riscaldamento e condizionamento: terminali di immissione dell'aria, canali, unità di trattamento aria, ventilconvettori, circuiti idraulici, generatori di calore, macchine frigorifere, pompe di calore. Cenni sulla regolazione degli impianti. Progetto di un impianto termotecnico.

Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecniche descritte nel modulo è necessario avere sostenuto con successo l'esame di Fisica Tecnica. Gli argomenti trattati nel modulo inoltre richiedono di avere la capacità di applicare le relazioni per il calcolo del calore scambiato attraverso le pareti degli edifici e del rendimento termodinamico delle macchine. E' inoltre necessario saper rappresentare i trattamenti dell'aria sul diagramma psicrometrico e saper effettuare calcoli energetici a partire dai dati ricavati dal diagramma. La conoscenza di queste tecniche rappresenta un prerequisito indispensabile per lo studente che voglia superare il modulo con profitto.

ll corso è organizzato nel seguente modo: - lezioni in aula su tutti gli argomenti del programma; - esercitazioni numeriche in aula finalizzate alla preparazione del progetto; - Sessioni di confronto sulle fasi di progettazione

Benessere termoigrometrico e indici del benessere; influenza dei principali parametri ambientali sul benessere (temperatura, umidità relativa, velocità dell'aria, ecc.). Cause di discomfort locale (asimmetria radiante, correnti d'aria, gradiente termico verticale, ecc.). Diagrammi del benessere. Qualità dell'aria e ventilazione degli edifici: metodi semplificati di valutazione e dimensionamento dei sistemi di ventilazione. Fabbisogno energetico degli edifici. Condizioni interne ed esterne di progetto e calcolo dei carichi termici estivi ed invernali: carichi termici esterni (trasmissione attraverso l'involucro edilizio, infiltrazione, ventilazione) ed interni (persone, macchinari, illuminazione). Classificazione degli impianti di climatizzazione. Criteri di progettazione degli impianti di riscaldamento e condizionamento convenzionali. Descrizione e dimensionamento dei principali elementi costituenti gli impianti: terminali di immissione dell'aria in ambiente, canalizzazioni, unità di trattamento aria, ventilconvettori, circuiti idraulici. Generatori di calore: tipologie, caratteristiche costruttive e dimensionamento. Macchine frigorifere: tipologie, caratteristiche costruttive e dimensionamento. Pompe di calore. Cenni sulla regolazione degli impianti.

L'esame prevede: - Progetto di un impianto termotecnico a scelta dello studente - prova orale, della durata di circa 30 minuti. Il progetto può essere sviluppato anche in piccoli gruppi di 2-3 studenti. La prova finale è finalizzata ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici ii) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di dimensionamento di componenti e impianti, iii) l’ autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo. Le prove orali hanno anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate. Durante la prova orale, verranno inoltre discussi il progetto e le pubblicazioni scientifiche sullo stato dell’arte delle tecnologie presentate a lezione.

• C. Buratti: Impianti di Climatizzazione e Condizionamento, Morlacchi Editore, 2015. - Dispense a cura della docente - Articoli scientifici suggeriti dalla docente - Dispense a cura del docente

Saper verificare la compatibilità elettromagnetica di un dispositivo elettrico attraverso l'applicazione della normativa specifica di settore.

Acquisire conoscenze e competenze tecnico-scientifiche sull'utilizzo della strumentazione di laboratorio e sulla caratterizzazione di apparati utilizzati nell'ambito delle macchine elettriche, dei convertitori statici di energia

L'insegnamento ha l'obiettivo di far acquisire sia delle conoscenze teoriche che delle abilità pratiche legate allo studio dei materiali e in particolar modo dei materiali a base polimerica. Le principali conoscenze acquisite saranno: - Elementi base del comportamento meccanico e viscoelastico dei polimeri - Caratteristiche fondamentali di un dinamometro e di un reometro - Elementi base della lavorazione dei materiali polimerici termoplastici e termoindurenti - Elementi base di analisi termica dei materiali polimerici - Caratteristiche fondamentali di un calorimetro e di un analizzatore termogravimetrico - Elementi base di spettroscopia applicata ai materiali polimerici - Caratteristiche principali di un analizzatore UV e un FTIR - Elementi base della lavorazione sulle superfici con tecnologia plasma - Elementi di base di tecniche di deposizione. - Caratteristiche fondamentali di un reattore plasma - Caratteristiche fondamentali di un AFM - Elementi base di microscopia elettronica e caratteristiche fondamentali di un SEM Le principali attività pratiche (intese come applicazione pratica delle conoscenze acquisite) saranno: - Saper eseguire un test base di trazione - Saper eseguire un test base di analisi termica - Saper valutare le curve stress strain e le curve calorimetriche/TGA di un materiale polimerico - Saper interpretare gli elementi base di uno spettro di un materiale polimerico - Saper esaminare gli elementi base di una micrografia SEM e AFM - Saper acquisire misure corrente/tensione su provini ed estrapolare parametri elettrici.

Analisi e caratterizzazione sperimentale dei principali fenomeni di compatibilità elettromagnetica: emissioni ed immunità, radiate e condotte.

Esercitazioni di laboratorio sulla misura sperimentale di componenti ed apparati elettrici per applicazioni nelle macchine elettriche, nella conversione statica di energia

L'insegnamento laboratorio di materiali soffici funzionali affronterà concetti teorici e pratici legati allo studio delle principali proprietà dei materiali e in particolare dei materiali polimerici. Nello specifico si affronteranno: Proprietà meccaniche e reologiche, spettroscopia UV e IR, microscopia con tecnologia SEM, tecniche di lavorazione delle superfici tramite plasma e analisi AFM, tecniche di deposizione su scala nanometrica, tecniche di deposizione di film sottili, analisi delle proprietà termiche dei materiali nanocompositi. Tecniche di misurazione della bagnabilità superficiale. Tecniche di misurazione delle proprietà elettriche ed ottiche di materiali nanocompositi.

Analisi matematica, fisica dell'elettromagnetismo.

Elettrotecnica

Lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio.

Lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio.

L'insegnamento laboratorio di materiali prevede principalmente l'applicazione di due metodi didattici: lezioni frontali e osservazioni in laboratorio. Nelle lezioni frontali si affronteranno le tematiche teoriche connesse alle proprietà e alle strumentazioni che si andranno poi a concretizzare nelle parte delle osservazioni in laboratorio.

Introduzione alla compatibilità elettromagnetica. Teoria delle linee di trasmissione e della propagazione delle onde elettromagnetiche. Test di emissione radiata, test di emissione condotta, test di suscettività radiata, test di suscettività condotta.

Principio di funzionamento e uso di multimetri, oscilloscopi ed analizzatori di spettro. Determinazione sperimentale di resistenze, induttanze e capacità. Richiami sulle prove convenzionali delle macchine elettriche. Richiami sui convertitori statici di energia. Introduzione ai filtri e alla loro caratterizzazione. Esercitazioni in laboratorio: - Determinazione sperimentale di resistenze induttanze e capacità. - Determinazione sperimentale del circuito equivalente di un trasformatore. - Caratterizzazione sperimentale di un convertitore statico di energia. - Caratterizzazione sperimentale di un filtro. Introduzione all'ambiente di programmazione Labview. Realizzazione di interfacce utente per la realizzazione di strumenti di misura e sistemi di acquisizione dati virtuali. Progetto per il controllo e la gestione di un azionamento elettirico.

L'insegnamento laboratorio di materiali prevede di fare acquisire delle conoscenze e competenze pratiche sulle macchine e sulle procedure di test di maggiore interesse nel settore della scienza dei materiali e più nel dettaglio nella scienza e tecnologia dei materiali a base polimerica. Il corso prevede che per ogni tipologia di macchinario e test ci sia una introduzione teorica seguita da una esperienza nel laboratorio stesso. Nello specifico si affronteranno i seguenti temi: Proprietà meccaniche e reologiche, spettroscopia UV e IR, microscopia con tecnologia SEM, tecniche di lavorazione delle superfici tramite plasma e analisi AFM, tecniche di deposizione su scala nanometrica, tecniche di deposizione di film sottili, analisi delle proprietà termiche dei materiali nanocompositi. Tecniche di misurazione della bagnabilità superficiale. Tecniche di misurazione delle proprietà elettriche ed ottiche di materiali nanocompositi.

Esame orale.

Colloquio orale sulla base di una relazione relativa alle esercitazioni di laboratorio

Prova scritta. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

Appunti del docente.

Dispense del docente.

Materiale fornito dal docente.

Comprendere le modalità di funzionamento e le specifiche della strumentazione per misure e controlli su sistemi meccanici e termici al fine di saper sceglierla, gestirla e usarla in modo razionale, valutare l'incertezza di misura e le sue principali cause nelle applicazioni.

Conoscenza e comprensione dei parametri chimici e termodinamici fondamentali per la caratterizzazione e l'ingegnerizzazione di un processo chimico a livello industriale, con particolare riferimento ai processi di impiego e conversione del metano. Produzione di metano tramite digestione anaerobica: caratteristiche del processo, principali nutrienti e margini di sviluppo. Concetti di base sugli idrati di gas naturale, in qualità di potenziale fonte energetica alternativa e carbon neutral.

Applicazione della strumentazione più innovative di misura nei vari campi ed in particolare nei controlli. Per ogni grandezza fisica si studiano i campioni, le modalità di taratura statica e dinamica e gli strumenti utilizzabili; di tutti gli strumenti si danno la descrizione del principio di funzionamento, la valutazione critica delle prestazioni e dei campi di impiego, i criteri di scelta, le modalità di interpretazione del dato sperimentale ottenuto.

Descrizione dei principali parametri chimici e termodinamici per la caratterizzazione di un processo chimico industriale. Impiego e conversione del metano nei processi chimici industriali. Produzione di biometano tramite digestione anaerobica di scarti agro-industriali. Idrati di gas naturale come fonte energetica alternativa e strumento di stoccaggio permanente di anidride carbonica.

Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecniche descritte nell'insegnamento è necessario avere sostenuto con successo gli esami di Fisica, Elettrotecnica e Misure Meccaniche.. La conoscenza di queste tecniche rappresenta un prerequisito indispensabile per lo studente che voglia seguire il corso con profitto.

Basi di termodinamica.

Il corso è organizzato nel seguente modo: lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso; esercitazioni nel laboratorio

Lezioni in aula e attività pratiche in laboratorio.

Esercitazioni di laboratorio che prevedono la taratura e/o l'uso di trasduttori di spostamento, estensimetri, accelerometri, sensori di pressione e microfoni, celle di carico, misuratori di portata, anemometri, termocoppie e termoresistenze, oscilloscopi, analizzatori di spettro, sistemi per acquisizione dati su personal computer

Stechiometrie e grado di avanzamento di una reazione chimica. Devenizione di conversione e selettività. Bilanci entalpici e relative applicazioni pratiche. Legge di Hess. Energia libera di Gibbs, potenziale chimico e fugacità. Definizione dell'Attività e della Costante di equilibrio termodinamico. Calcolo di tale costante in casi pratici riguardanti i processi di steam reforming e water gas shift. Descrizione e dimensionamento degli impianti tipo per i processi di steam reforming e autothermal reforming. Introduzione agli idrati di gas naturale. Idrati di gas naturale: definizione di "induction period", "memory effect" e "anomalous self-preservation". Illustrazione dei risultati sperimentali ottenuti in laboratorio in materia di idrati di gas naturale, con particolare focus sul processo di recupero del metano e contemporaneo stoccaggio dell'anidride carbonica. Attività pratiche in laboratorio: allestimento ed utilizzo di apparati sperimentali per la produzione di biogas/biometano e per la produzione di gas idrati.

L'esame prevede una prova orale. La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 45 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. La prova orale consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicazione dell'allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione sugli stessi argomenti a contenuto teorico.

La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento prevede una prova orale. Essa consiste in una discussione di durata compresa tra i 20 e i 40 minuti, finalizzata ad accertare il livello di conoscenza dei contenuti teorici e metodologici forniti e dettagliati nel programma. La prova orale ha anche l’obiettivo di verificare la capacità di comunicazione e di sintesi organica, nonché la proprietà di linguaggio dello studente in relazione agli argomenti teorici e pratici trattati. La valutazione finale verrà effettuata in trentesimi dalla commissione. La prova orale può essere effettuata singolarmente per ciascun modulo o contemporaneamente per entrambi i moduli del corso. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

E. O. Doebelin, Strumenti e metodi di misura, Ed. Mc Graw-Hill.

Matteo Maestri. Fondamenti dei processi chimici. Principi di Termodinamica, cinetica e reattoristica chimica applicati allo studio dei processi chimici. Editore: Mc-Graw Hill, Anno 2021, ISBN: 978-8-83- 865536-4

Caratterizzazoine e quantificazione di risorse. Schemi e prestazioni di impianti e componenti. Bilanci di massa ed energia.

L'obiettivo principale dell’insegnamento consiste nel fornire agli studenti le basi per la corretta comprensione dei concetti e principi base della Scienza delle costruzioni al fine di impadronirsi degli strumenti necessari per affrontare l'analisi strutturale di elementi monodimensionali, di diverse sezioni e forme. I risultati di apprendimento attesi consistono nella: • Acquisizione di conoscenze relative a (descrittore di Dublino 1): Metodo delle forze per la soluzione di travature elastiche piane ipersatiche; Analisi e rappresentazione degli stati tensionali, compresa la rappresentazione grafica mediante il cerchio di Mohr; Criteri di plasticità, resistenza e sicurezza. • Abilità nell’applicazione delle conoscenze teoriche a casi pratici riguardanti la soluzione di travature elastiche piane (descrittore di Dublino 2) e autonomia di giudizio nella scelta degli approcci per la modellazione e l’analisi strutturale (descrittore di Dublino 3) con particolare riferimento a: Risoluzione di strutture isostatiche; Analisi della tensione e deformazione in un punto; Identificazione dei vincoli progettuali e delle condizioni al contorno che caratterizzano un problema strutturale; Interpretazione degli stati tensionali mediante metodi analitici e grafici, con particolare riferimento al cerchio di Mohr.

Risorse e tecnologie per la transizione energetica, l'economia circolare e l'abbattimento delle emissioni

I principali contenuti del corso riguardano: Meccanica della trave, Vincoli, Soluzione sistemi iperstatici (metodo delle forze), Criteri di plasticità e di resistenza.

none

Il superamento dell’esame di Scienza delle Costruzioni costituisce un prerequisito essenziale per la comprensione e l’approfondimento degli argomenti trattati nel corso.

Lezioni frontali

Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche in aula durante le quali vengono affrontati gli argomenti trattati nel corso.

Caratterizzazione e quantificaizone di biomasse e rifiuti. Tecnologie: combustione - gassificazione e pirolisi. Carburanti di sintesi e biofuels: Biodiesel, HVO, Bioetanolo, Fischer Tropsch, efuels, biogas, biometano.

Il corso va ad integrarsi con i precedenti corsi di meccanica strutturale. In particolare, ricollegandosi ai concetti di statica della trave inflessa, verranno sviluppati, principalmente in ambito applicativo, i seguenti temi: 1. Richiami e approfondimenti di Statica; 2. Meccanica della trave: condizioni di vincolo; cinematica della trave; statica della trave; calcolo e disegno dei diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione; sconnessioni interne; risoluzione di strutture iperstatiche con il metodo delle forze; applicazione del metodo delle forze a strutture iperstatiche aperte; applicazione del metodo delle forze a strutture iperstatiche chiuse; 3. Criteri di plasticità e di resistenza: diagramma tensione-deformazione; verifiche di sicurezza (Criteri di Tresca e di Von Mises).

Tesina pratica su attività di laboratorio o argomenti del corso. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

L’esame prevede una prova orale finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma, tra cui verrà richiesta richiesta la risoluzione di una struttura iperstatica. In tale contesto verranno verificate anche l'autonomia e le capacità - proprietà di linguaggio.

Slides

Testi raccomandati: 1. Viola, E.: Esercitazioni di Scienza delle costruzioni (Volumi I e II). Pitagora, 1993. 2. Camiciotti, R., Cecchi, A.: Esercizi di Scienza delle Costruzioni (Volume III). Edizione Morelli, 1998. Materiale didattico comprendente diapositive delle lezioni, testi e soluzione degli esercizi proposti, tabelle, video ed altro è disponibile attraverso la piattaforma Unistudium.

Fornire le nozioni fondamentali della modellazione, simulazione di sistemi meccatronici.

Lo studente sarà guidato nella comprensione dei concetti fondamentali alla base della teoria e caratterizzazione dei materiali TPS. Al termine del corso lo studente possiederà gli strumenti di base per la progettazione di materiali TPS.

Sistemi meccatronici definizioni e caratterizzazioni. Principi di modellistica e di progettazione di componenti e di sistemi meccanici e meccatronici. Attività di progetto di modellazione, simulazione e realizzazione.

Il corso vuole fornire una panoramica dettagliata sulle tecniche di caratterizzazione dei materiali per l’aerospazio ad alta temperatura detti anche Thermal Protection System (TPS). Questi materiali vengono usati nella produzione degli schermi termici delle navette e sonde durante il volo di rientro in una atmosfera planetaria ma sono anche utilizzati per la produzione dei sistemi di propulsione chimica quali motori a razzo a propellenti liquidi, solidi ed ibridi. Verrà trattata la produzione, il testing termico e termo-meccanico, tradizionale ed avanzato, illustrando l’ambito specifico in cui ogni formulazione trova la migliore applicazione. Al termine del corso lo studente sarà in grado di identificare correttamente l’uso di ogni classe di materiale ad alta temperatura, formando una figura professionale fortemente ricercata in un settore come quello dell’industria aerospaziale che vede l’Italia tra i primi paesi al mondo per qualità e ritorno economico.

Conoscenze di, analisi matematica, fisica, disegno e meccanica applicata

Conoscenze di base di matematica, fisica, chimica, scienza delle costruzioni, polimeri.

Lezioni frontali, esercitazioni in laboratorio. Gli strumenti software utilizzati nelle esercitazioni e il laboratorio sono disponibili per gli studenti per la durata del corso e per la preparazione dell’esame.

Il corso è articolato in lezioni frontali con l'ausilio di presentazioni Powerpoint, video, esercitazioni, con integrazioni di esperienze di laboratorio. Il corso sarà bilanciato in termini di concetti teorici e sperimentali forniti allo studente attraverso un approccio unico volto a massimizzare l'efficacia dell'attività didattica.

Sistemi meccatronici definizioni e caratterizzazioni. Principi di modellistica e di progettazione di componenti e di sistemi meccanici e meccatronici. Attività di progetto di modellazione, simulazione e realizzazione. In particolare realizzazione di sistemi meccatronici modellati e simulati con Matlab e rmodellazione 3d di prototipi e di gripper robotici (rigidi, soft o ibridi).

•Introduzione agli ambienti ipertermici; • Introduzione ai materiali per la protezione termica o Thermal Protection System (TPS); • Materiali TPS non ablativi per il rientro atmosferico; • Materiali TPS ablativi • Materiali isolanti ; • Materiali TPS fibrorinforzati; • Materiali TPS fibrorinforzati tipo carbonio/fenolica; • Caratterizzazione termofisica di base dei materiali TPS; • Caratterizzazione termofisica avanzata; • Caratterizzazione avanzata dei materiali TPS; • Caratterizzazione avanzata dei materiali TPS; • Materiali TPS ultra leggeri;

Esame orale con discussione delle attività di laboratorio assegnate.

Esame orale. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa.

Per ciascuno degli argomenti del corso vengono suggeriti dal docente i relativi riferimenti bibliografici.

• P.K. Mallick, Fiber-Reinforced Composites: Materials, Manufacturing, and Design, CRC Press, [3 or 4 ed.]. - Ronald Gibson, Principles of Composite Material Mechanics, McGraw-Hill Science/Engineering/Math. - G.F. D'Alelio and J. A. Parker, Ablative Plastics, 1971. - Frank P. Incropera, David P. DeWitt, Theodore L. Bergman, Adrienne S. Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer [6 ed.]. Altro materiale fornito dal docente.

L'obiettivo del corso è trasmettere all'Allievo Ingegnere le competenze di base sul funzionamento e sulla progettazione funzionale dei Motori a Combustione Interna.

Caratteristiche e classificazione dei motori a combustione interna. Analisi del processo di sostituzione della carica. Sistemi di alimentazione del combustibile nei motori a ciclo Otto e Diesel. Processi di combustione nei motori Otto e Diesel. Formazione e controllo delle emissioni inquinanti. Veicoli ibridi.

E' richiesta un'adeguata conoscenza della termodinamica di base e dei cicli termodinamici di riferimento dei motori a combustione interna, acquisita di norma nel corso di Macchine.

Lezioni frontali

Caratteristiche dei motori a combustione interna: classificazione, campi d'impiego e parametri caratteristici. Alimentazione dell'aria per i motori a quattro e due tempi: coefficiente di riempimento, effetti quasi stazionari ed effetti dinamici. Determinazione del coefficiente d'efflusso. Geometrie tipiche del gruppo sede-valvola, effetto dei principali parametri motoristici. Processo di lavaggio nei motori a due tempi, progetti dei gruppi di lavaggio e di scarico. La fluidodinamica dei sistemi di aspirazione e di scarico, effetto inerziale e d'onda. Modelli filling-emptying e gasdinamici. Sistemi di sovralimentazione. La turbo-sovralimentazione: sistemi a pressione costante ed a impulsi. Accoppiamento turbina compressore. Modelli per il calcolo del turbocompressore. Caratteristiche dei combustibili per motori, resistenza alla detonazione ed accendibilità. Alimentazione del combustibile per i motori a ciclo Otto: richiami sui carburatori; sistemi ad iniezione indiretta (PFI) e diretta (GDI). Regolazione del titolo di miscela in loop chiuso. Alimentazione del combustibile per i motori a ciclo Diesel: caratteristiche degli spray e requisiti per i sistemi d'iniezione. Richiami ai sistemi di iniezione tradizionali. I sistemi common-rail. Moti della carica nel cilindro: analisi della turbolenza, moti di swirl, squish e tumble. Processo di combustione nei moti a ciclo Otto: combustione regolare, autoaccensione e detonazione. Calcolo della legge di rilascio del calore. Combustione nei motori a ciclo Diesel: Ritardo di accensione, combustione premiscelata e combustione a controllo diffusivo. Calcolo della legge di rilascio del calore. Formazione e controllo degli inquinanti: meccanismi di formazione degli NOx, del CO, idrocarburi incombusti e particolato. Misura delle emissioni. Sistemi di controllo ed abbattimento degli inquinanti. Principi di base e schemi progettuali dei veicoli ibridi.

Esame orale o test scritto a domande aperte. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

Ferrari - Motori a Combustione Interna - Esculapio J. B. Heywood- Internal combustion engines - McGraw-Hill

L'obiettivo principale dell’insegnamento consiste nel fornire agli studenti le basi per la corretta comprensione dei concetti e principi base della Scienza delle costruzioni al fine di impadronirsi degli strumenti necessari per affrontare l'analisi strutturale di elementi monodimensionali, di diverse sezioni e forme. L’insegnamento comprende inoltre attività di laboratorio dedicate alla sperimentazione meccanica su strutture e materiali strutturali, finalizzate a integrare gli aspetti teorici con l’osservazione e l’interpretazione del comportamento reale delle strutture. I risultati di apprendimento attesi consistono nella: • Acquisizione di conoscenze relative a (descrittore di Dublino 1): Principio dei lavori virtuali; Metodi per il calcolo degli spostamenti in travature elastiche piane; Problema della stabilità dell’equilibrio elastico; Principi fondamentali della sperimentazione meccanica applicata a strutture e materiali strutturali.. • Abilità nell’applicazione delle conoscenze teoriche a casi pratici riguardanti la soluzione di travature elastiche piane (descrittore di Dublino 2) e autonomia di giudizio nella scelta degli approcci per la modellazione e l’analisi strutturale (descrittore di Dublino 3) con particolare riferimento a: Determinazione dell’equazione della linea elastica di travi piane ad asse rettilineo; Determinazione del carico critico di aste compresse; Interpretazione critica dei risultati derivanti da prove sperimentali su strutture e materiali strutturali.

I principali contenuti del corso riguardano: Calcolo di spostamenti e rotazioni con il principio dei lavori virtuali, Equazioni della linea elastica per travature staticamente determinate e indeterminate, Stabilità dell'equilibrio elastico: strutture ad elasticità concentrata e ad elasticità diffusa, Attività di laboratorio per la sperimentazione meccanica su strutture e materiali strutturali.

Il superamento dell’esame di Scienza delle Costruzioni costituisce un prerequisito essenziale per la comprensione e l’approfondimento degli argomenti trattati nel corso.

Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche in aula durante le quali vengono affrontati gli argomenti trattati nel corso.

Il corso va ad integrarsi con i precedenti corsi di meccanica strutturale. In particolare, ricollegandosi ai concetti di statica della trave inflessa, verranno sviluppati, principalmente in ambito applicativo, i seguenti temi: 1. Richiami e approfondimenti di Statica; 2. Il principio dei lavori virtuali: equilibrio, congruenza ed equazione dei lavori virtuali; Metodi energetici per le travature: riscrittura del principio dei lavori virtuali; calcolo di spostamenti e rotazioni; 3. La trave elastica: determinazione della linea elastica; influenza del taglio sulla deformazione; Equazione della Linea elastica, per travature staticamente determinate e indeterminate; 4. Stabilità dell'equilibrio elastic; Definizione di carico critico per strutture a deformabilità concentrata ed asta caricata di punta; Definizione di carico critic per strutture ad elasticità diffusa ed asta caricata di punta; Formula di Eulero e cenno ad altre formule in campo elasto plastic; Verifica di sicurezza a carico di punta: il metodo omega; 5. Attività di laboratorio per la sperimentazione meccanica su strutture e materiali strutturali.

L’esame prevede una prova orale e l’esposizione di un elaborato tecnico prodotto in modo autonomo. La prova orale consiste in una discussione finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. Si precisa che si potrà richiedere lo svolgimento di esercizi. In tale contesto verranno verificate anche l'autonomia e le capacità - proprietà di linguaggio L’elaborato tecnico è finalizzato ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente delle applicazioni di laboratorio per la sperimentazione meccanica sui materiali strutturali.

Testi raccomandati: 1. Viola, E.: Esercitazioni di Scienza delle costruzioni (Volumi I e II). Pitagora, 1993. 2. Camiciotti, R., Cecchi, A.: Esercizi di Scienza delle Costruzioni (Volume III). Edizione Morelli, 1998. Materiale didattico comprendente diapositive delle lezioni, testi e soluzione degli esercizi proposti, tabelle, video ed altro è disponibile attraverso la piattaforma Unistudium.

L'insegnamento rappresenta un corso di sistemi energetici innovativi. L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti competenze avanzate per l'analisi progettuale e di verifica di funzionamento dei componenti e dei sistemi energetici per la mobilità sostenibile. Le principali conoscenze acquisite saranno: - Analisi dei sistemi di propulsione: motori a combustione interna innovativi, powertrain ibridi ed elettrici. - Analisi delle problematiche di accoppiamento veicolo-powertrain, con particolare attenzione all’impatto energetico ed inquinante. - Analisi e ottimizzazione delle strategie di controllo powertrain con esecuzione del ciclo di omologazione veicolo.

Analisi dei sistemi di propulsione per la mobilità sostenibile: - analisi energetica del veicolo, modalità operative powertrain - powertrain basati su motori a combustione interna - powertrain ibridi basati su interazione fra motori a combustione interna e motori elettrici - powertrain full electric basati sull’utilizzo di motori elettrici

Gli argomenti trattati nel modulo richiedono di avere la capacità di risolvere semplici bilanci di massa ed energia e la capacità di risolvere semplici integrali e derivate.

Lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso.

• Unità didattica 1: Analisi energetica del veicolo: cinetica, potenziale, aerodinamica, rotolamento, inerzia. Modalità operative powertrain: trazione, frenata, veleggiamento - Unità didattica 2: Powertrain basati su motori a combustione interna Cenni storici, principi di funzionamento. Modellazione. Powertrain basati su motori a combustione interna (ICEs). Impatto energetico e ambientale, necessità di innovazione nel contesto della mobilità sostenibile. Vantaggi e svantaggi delle diverse configurazioni (benzina, diesel), con diverse tipologie di tramissione (manuale, automatica, CVT). - Unità didattica 3: Powertrain ibridi basati su interazione fra motori a combustione interna e motori elettrici Cenni storici, principi di funzionamento. Diagrammi e flussi di potenza. Modellazione. Impatto energetico e ambientale, necessità nel contesto della mobilità sostenibile. Vantaggi e svantaggi delle diverse configurazioni series hybrid, parallel hybrid, architetture complesse. - Unità didattica 4: Powertrain basati su motori elettrici Cenni storici, principi di funzionamento. Diagrammi e flussi di potenza. Modellazione. Impatto energetico e ambientale, necessità nel contesto della mobilità sostenibile. Powertrain full electric basati sull’utilizzo di motori elettrici alimentati da pacchi batteria, o alimentati da celle a combustibili. Analisi dei componenti di elettronica di potenza: DC/AC Converters (Inverters for e-motor), DC/DC Converters for electrical adaptation, AC/DC Converters (battery chargers).

• prova orale - progetto/caso studio

Appunti forniti a lezione - Guzzella, L., Sciarretta, A., Vehicle Propulsion Systems – Introduction to Modeling and Optimization. Springer, 2013, 10.1007/978-3-642-35913-2

L’insegnamento concorre a formare lo studente sugli aspetti metodologico-operativi delle scienze dell'ingegneria in generale e dell'ingegneria meccanica in particolare; Fornisce: 1. conoscenza inerenti i processo produttivi dei materiali metallici 2. capacità di scelta del processo in funzione delle proprietà del materiale.

Fornire allo studente le conoscenze basiche sui materiali polimerici, sul loro comportamento, fisico chimico e meccanico, e sulla loro lavorazione

Il corso verte sui processi di fabbricazione dei materiali metallici con enfasi alla produzione di leghe base Fe. Dopo un richiamo di principi di chimica fisica siderurgica si analizzeranno in dettaglio i processi di forno elettrico, con enfasi sulle proprietà dei materiali tramite essi ottenibili.

Il Corso prenderà in esame i principali aspetti delle caratteristiche, delle proprietà e delle tecnologie dei materiali polimerici. Partendo dalle definizioni e dalle caratteristiche chimico fisiche dei materiali polimerici, verranno studiati i processi di sintesi dei polimeri, le loro proprietà. Infine verranno studiati i principali processi per la produzione di manufatti polimeric

Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte dei concetti nell'insegnamento sono necessarie conoscenze preliminari di chimica a fisica di base.

Chimica di base matematica fisica

Il corso è organizzato in lezioni frontali in aula durante le quali vengono affrontati gli argomenti trattati nel corso. La totalità del materiale didattico utilizzato durante il corso – e.g. diapositive delle lezioni, esercizi svolti e proposti, tabelle, video ed altri contenuti – è disponibile attraverso la piattaforma Unistudium.

lezioni frontali

1. I prodotti siderurgici 2. Metodi di elaborazione dei metalli 3. Fondamenti dei processi siderurigici 4. Richiami di chimica-fisica siderurgica 5. Gli ossidi di Fe ed il sistema Fe-O 6. La ghisa 7. Il processo di altoforno 8. Gli acciai 9. I processi di fabbricazione acciaio: affinazione 10. Il processo di forno elettrico

Definizioni, struttura, classificazione: polimeri termoplastici, polimeri termoindurenti, omo e co-polimeri, peso molecolare e distribuzione dei pesi molecolari. Polimeri comuni, tecnopolimeri, biopolimeri, e blends. Polimerizzazione a stadi: Introduzione, meccanismo di reazione. Teoria di Carothers, teoria di Flory (distribuzione più probabile), cinetica, policondensazione polifunzionale: teoria di Carothers e teoria di Flory sulla gelificazione. Polimerizzazione a catena: Meccanismo di reazione, cinetica, energia di attivazione, grado di polimerizzazione medio, auto-accelerazione, trasferimento di catena, effetti della temperatura, inibizione e ritardo. Copolimerizzazione: Classificazione dei copolimeri. Equazione di composizione di un copolimero, grafico fa-Fa. Miscela azeotropica. Determinazione della quantità di monomero non reagito. Struttura:. Cristalli polimerici. Determinazione della struttura cristallina. Polimeri semicristallini, sferuliti, grado di cristallinità, spessore del cristallo e orientazione, Termodinamica della cristallizzazione e meccanismo molecolare, teoria di Hoffman. Legge di Avrami. Fusione, fattori che influenzano la temperatura di fusione Polimeri amorfi. Teoria del volume libero e transizione vetrosa, Eq. Gordon-Taylor copolimeri. Dipendenza della Tg dalla struttura chimica. Elastomeri Proprietà meccaniche:. “Yield “dei polimeri, fenomenologia, necking, Criteri di snervamento con dipendenza dalla pressione. Dipendenza da velocità e temperatura Viscoelasticità: Definizioni. Variazione di stress e strain nel tempo. Modello di Maxwell; Modello di Voigt (o Kelvin); Standard Linear Solid. Principio di sovrapposizione di Boltzman, Test meccanico-dinamici. Pendolo di torsione. Dipendenza del comportamento viscoelastico dalla frequenza. Transizioni e strutture polimeriche. Elasticità delle Gomme Considerazioni Termodinamiche energia libera Reologia e Reometria: comportamento reologico dei polimeri misurazione della viscosità dei fusi polimerici, sovrapposizione tempo temperatura, Eq, WLF Analisi Termica: Calorimetria termogravimetria, dilatometria Analisi Dinamico meccanica Solubilità ed assorbimento dei polimeri: Diffusione Fickiana e Case II, criteri di solubilità dei materiali polimerici, parametro di solubilità, teoria di flory Huggings. Lavorazione:. Processi di produzione dei materiali polimerici, Estrusione e co-estrusione concetti base e funzionamento. Filatura e Filmatura apparecchiature ed esempi di modellazione di processo. Stampaggio ad iniezione principi di funzionamento e principali problematiche. Lavorazione dei Polimeri Termoindurenti

L'esame si compone di una prova orale volta all’accertamento della conoscenza degli argomenti svolti.

Esame scritto ed Orale

Materiale didattico comprendente diapositive delle lezioni, testi e soluzione degli esercizi proposti, tabelle, video ed altro è disponibile attraverso la piattaforma Unistudium.

Fondamenti di struttura, proprietà e tecnologia dei polimeri a cura di Enrico Pedemonte http://nuovacultura.it/catalogo/fondamenti-struttura-proprieta-tecnologia-dei-polimeri/ R. J. Young and P.A. Lowel: Indroduction to Polymers. Chapman ed. F. Rodriguez: “Principles of Polymer Systems” Mc Graw Hill