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20810122 -
APPLICAZIONI INDUSTRIALI ELETTRICHE
(obiettivi)
Il corso ha l’obiettivo di presentare i principi e le metodologie necessarie alla trattazione delle problematiche proprie delle applicazioni elettriche con particolare riferimento a quelle delle macchine e degli impianti elettrici in contesti associati alle tecnologie per il mare. In tale ambito, lo studente sarà in grado di affrontare la soluzione di semplici quesiti progettuali, acquisirà inoltre le competenze necessarie alla scelta ed all’impiego sia delle più comuni macchine elettriche utilizzate nei sistemi elettrici sia dei componenti base degli impianti elettrici utilizzati in ambito industriale e marino.
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SOLERO LUCA
( programma)
Circuiti in Regime Continuo
Richiami sui concetti di carica e corrente elettrica. Richiami sui concetti di campo elettrico e tensione elettrica. Reti elettriche. Circuiti Resistivi: legge di Ohm generalizzata, I° e II° principio di Kirchhoff, collegamento in serie e in parallelo di resistenze, trasformazioni stella-triangolo e triangolo-stella, teorema di Millman, teorema di Thevenin, potenza e energia, legge di Joule, bilancio delle potenze. Cenni su fenomeni dielettrici e condensatore: capacità di un condensatore piano, transitori di carica e scarica di un condensatore, collegamento di condensatori in serie e parallelo, energia del campo elettrico. Cenni su fenomeni magnetici e induttori: flusso e induzione, induttanza, transitori di carica e scarica di un induttore, energia del campo magnetico, mutua induzione, forze elettromagnetiche, forze elettrodinamiche, curva di magnetizzazione, isteresi magnetica, correnti parassite, forza magneto-motrice, riluttanza. Circuitimagnetici.
Circuiti Monofase in Regime Sinusoidale
Generalità sulla corrente alternata e sua rappresentazione: relazione di fase, somma e differenza, valore efficace e valore medio, rappresentazione simbolica, circuiti R-L, circuiti R-C, collegamento di impedenze in serie e in parallelo, ammettenza, circuiti risonanti. Potenze: potenza istantanea e potenza attiva, potenza reattiva, potenza apparente, fattore di potenza, metodo delle potenze. Caduta di tensione su una linea monofase. Rifasamento. Circuiti magnetici.
Circuiti Trifase in Regime Sinusoidale
Generalità sui sistemi trifase, collegamento a stella, collegamento a triangolo. Potenza elettrica, metodo delle potenze, misura della potenza elettrica. Caduta di tensione su una linea trifase. Rifasamento nei sistemi trifase.
Trasformatore
Circuiti mutuamente accoppiati, trasformatore ideale, trasformatore reale, proprietà dei materiali magnetici, caratteristiche costruttive, circuito equivalente, trasformatore trifase, perdite e rendimento, prove di caratterizzazione dei trasformatori, variazione della tensione da funzionamento a vuoto a funzionamento a carico, funzionamento di trasformatori in parallelo, cenni sull’autotrasformatore. Conversione Statica Cenni sulla conversione statica.
Campo Magnetico Rotante e Macchina a Induzione
Teoria del campo magnetico rotante, principio di funzionamento e caratteristiche costruttive, circuito equivalente, perdite e rendimento, prove di caratterizzazione di una macchina a induzione, espressione della coppia e caratteristica meccanica.
Macchina Sincrona
Cenni su principio di funzionamento e reazione di indotto, circuito equivalente di Behn Eschemburg, espressione della coppia e caratteristica meccanica, cenni su perdite e rendimento, manovra di parallelo di un generatore sincrono e regolazione del carico.
Impianti Elettrici
Componenti e sistemi utilizzati negli impianti di generazione, trasporto e distribuzione della potenza elettrica; protezione dalle sovratensioni e dalle sovracorrenti; cabinedi distribuzione in bt; impianti di rifasamento; dimensionamento di impianti utilizzatori in b.t.; selettività e coordinamento dei dispositivi di protezione. Effetti della corrente elettrica sul corpo umano; impianti di messa a terra; sicurezza degli impianti elettrici e apparecchiature per la protezione dai contatti indiretti.
( testi)
Testi Consigliati
- G. Chitarin, F. Gnesotto, M. Guarnieri, A. Maschio, A. Stella - Elettrotecnica, 1 - Principi - Società Editrice Esculapio
- G. Chitarin, F. Gnesotto, M. Guarnieri, A. Maschio, A. Stella - Elettrotecnica, 2 - Applicazioni - Società Editrice Esculapio
- Materiale di Integrazione, Esercitazioni ed Esercizi d’esame - http://moodle1.ing.uniroma3.it
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ING-IND/32
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Attività formative caratterizzanti
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20810121 -
ANALISI MATEMATICA II
(obiettivi)
Fornire ulteriori conoscenze e strumenti di Analisi Matematica, indispensabili per una adeguata comprensione dei metodi e dei modelli matematici che interessano l'Ingegneria. In particolare integrali di funzioni di più variabili ed equazioni e sistemi di equazioni differenziali. La formazione viene integrata con elementi di probabilità e statistica.
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Erogato presso
20801967 ANALISI MATEMATICA PER LE APPLICAZIONI in Ingegneria meccanica L-9 N0 CAPUTO PIETRO
( programma)
EQUAZIONI DIFFERENZIALI.
Equazioni differenziali lineari del I ordine; Equazioni differenziali generali del primo ordine; il problema di Cauchy: esistenza e unicità locale; equazioni differenziali a variabili separabili; sistemi lineari del I ordine; equazioni differenziali lineari di ordine generico; soluzioni linearmente indipendenti e determinante Wronskiano; metodo di variazione delle costanti; equazioni lineari a coefficienti costanti e polinomio caratteristico; sistemi lineari del I ordine con matrice dei coefficienti costante; esponenziale di matrici e calcolo per matrici diagonalizzabili; altre equazioni differenziali notevoli: equazione di Bernoulli e di Eulero.
CALCOLO DIFFERENZIALE IN PIU’ VARIABILI.
Norma e distanza in R^n; funzioni continue; teorema di Weierstrass; derivate parziali, gradiente e derivate direzionali; funzioni C^1 e C^2; derivate successive, matrice Hessiana e Teorema di
Schwarz; derivazione di funzioni composte; sviluppo di Taylor al II ordine; massimi/minimi locali; metodo dei moltiplicatori di Lagrange e massimi/minimi assoluti su insiemi compatti.
CALCOLO INTEGRALE IN PIU’ VARIABILI.
Integrazione secondo Riemann; misura di Peano-Jordan, integrazione di funzioni continue; formula di riduzione e integrali iterati (teorema di Fubini); cambiamento di variabili negli integrali e matrice Jacobiana; coordinate polari, cilindriche, sferiche; cenni sugli integrali impropri.
CURVE E SUPERFICI.
Curve in R^n ; cambi di parametrizzazione; curve equivalenti e verso; lunghezza di una curva;
superfici regolali in R^3; area di una superficie; superfici orientate e superfici con bordo.
CAMPI VETTORIALI.
Lavoro; integrali curvilinei di un campo vettoriale; campi conservativi ed irrotazionali; equivalenza tra campi conservativi ed irrotazionali su insiemi semplicemente connessi; formula di Gauss-Green; formula di Stokes.
( testi)
Bertsch, Dal Passo, Giacomelli, Analisi Matematica (McGraw Hill, II edizione)
Esercizi: Marcellini, Sbordone, Esercitazioni di Analisi Matematica Due (vol. I e vol. II). Zanichelli ed.
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MAT/05
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Attività formative di base
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20810129 -
SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI
(obiettivi)
(i) Acquisire familiarità con i diversi livelli di organizzazione strutturale (atomico, cristallino, nanometrico, microscopico, mesoscopico) e con le deviazioni dalla perfezione strutturale (difetti strutturali) che coesistono nei materiali. Comprendere gli effetti della nanostruttura e della microstruttura sulle proprietà meccaniche e sulle prestazioni meccaniche dei materiali. Comprendere le basi scientifiche per lo sviluppo della nanostruttura e della microstruttura nei materiali. Comprendere le correlazioni nanostruttura-microstruttura-processo-proprietà-prestazioni nei materiali.
(ii) Il corso ha l’obiettivo di presentare i materiali di impiego diffuso nell’Ingegneria Meccanica con particolare attenzione alla classe dei materiali metallici: famiglie degli acciai, delle ghise, delle leghe leggere e delle leghe per impieghi ad alta temperatura. Vengono altresì introdotti i principali materiali delle altre classi. Sono affrontati i concetti fondamentali per correlare le proprietà dei differenti materiali in base alla loro natura, alla loro produzione ed ai processi di formatura. Vengono infine forniti elementi quali nozioni sulla classificazione e sulle principali problematiche di impiego.
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LANZARA GIULIA
( programma)
Introduzione al mondo dei materiali
- Richiami storici, evoluzione dei materiali, uno sguardo al loro interno e un cenno alle trasformazioni
- Proprietà e prestazioni dei componenti
Proprietà di base e comportamento elastico
- Proprietà intrinseche
- Proprietà estrinseche
- Sistemi di sollecitazione meccanica: corpo rigido, corpo deformabile, meccanica del continuo; elasticità lineare, legge di Hooke, comportamento elastico del solido isotropo
Composizione e struttura della materia a diverse scale dimensionali
- Composizione: molecola, legame chimico, curve di Condon-Morse; materiali ionici, materiali molecolari
- Origine termodinamica dell’elasticità
- Strutture: amorfe e cristalline, reticoli di Bravais e indici di Miller
- Difetti nei solidi cristallini: reticolari di punto, di linea e di superficie
Comportamento meccanico dei materiali
- Influenza di T e t sul comportamento meccanico in funzione della natura del materiale
- Sollecitazioni statiche a trazione a bassa T: curva sforzo-deformazione (campo elastico, campo plastico, punti critici)
- Proprietà meccaniche: duttilità, durezza, fragilità, resilienza e tenacità (tecniche di misura delle proprietà)
- Meccanica della frattura: teoria energetica di Griffith, fattore di intensificazione degli sforzi, tenacità a frattura
- Sollecitazioni dinamiche: fatica, curva di Wohler, legge di Paris-Erdogan
Sistemi mono e plurifasici
- Termodinamica dei sistemi: Termodinamica degli stati condensati, concetti di base, primo principio, secondo principio, condizioni di equilibrio, stati di non equilibrio, I e II principio insieme, funzioni di stato caratteristiche
- solubilità allo stato solido: curve di raffreddamento di sistemi ad un componente, stato di aggregazione, regole di Hume-Rothery, soluzioni solide, fase
- dipendenza della solubilità da composizione, temperatura e pressione: regola di Gibbs e della leva, energia di Gibbs, curve di Gibbs, equilibri delle fasi nei sistemi binari
- trasformazioni di fase allo stato solido: meccanismi di diffusione, energia di attivazione e leggi di Fick
- cinetiche di solidificazione e microstrutture: nucleazione e accrescimento, principali trasformazioni termodinamiche, microstrutture
Introduzione alle principali classi di materiali metallici
- Leghe a base ferro: classificazione acciai e ghise, principali diagrammi di fase, classificazione trattamenti termici specifici; acciai speciali, inossidabili e applicazioni.
- Leghe di Titanio: proprietà, processi – applicazioni
- Leghe di alluminio: proprietà, processi – applicazioni
Introduzione alle principali classi di materiali non metallici
- Polimeri e compositi a matrice polimerica: proprietà, processi, applicazioni
- Ceramici: proprietà, processi, cenni alla statistica di Weibull – applicazioni
Attività di laboratorio ed esercitazioni
( testi)
W.D. Callister, Scienza e Ingegneria dei Materiali
slide del corso in formato pdf
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Attività formative caratterizzanti
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20810128 -
ENERGETICA INDUSTRIALE
(obiettivi)
Il corso partendo dalle basi di trasmissione del calore e termodinamica applicata illustra i principi degli scambi termici e delle trasformazioni di energia nonché i principali cicli termodinamici di interesse ingegneristico, giungendo ad analizzare i processi, le apparecchiature e le architetture di impianto finalizzate alle conversioni energetiche di interesse industriale.
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20810128-1 -
FISICA TECNICA MODULO I
(obiettivi)
Il Corso si propone di fornire strumenti per la comprensione e la valutazione quantitativa dei principali fenomeni di trasmissione del calore, mediante strumenti sia analitici che numerici. Al termine del corso lo studente sarà in grado di eseguire la progettazione di massima di alcuni dispositivi semplici, quali coibentazione di corpi di varia geometria, scambiatori di calore, alette di raffreddamento.
L’insegnamento si basa su lezioni frontali e su esercitazioni applicative.
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DE LIETO VOLLARO ROBERTO
( programma)
INTRODUZIONE
RICHIAMI UNITÀ DI MISURA
1. TRASMISSIONE DEL CALORE
1) Conduzione
Conduzione: fenomenologia della conduzione; generalità sui campi termici; Postulato di Fourier. Equazione di Fourier, in coordinate cartesiane e cilindriche, con e senza sviluppo interno di calore. Esempi di soluzioni esatte: lastra piana e strato cilindrico in regime stazionario. Cenni sull’adduzione sulle facce limite. La similitudine elettrica. Raggio critico di isolante. Esempio di regime variabile: Regime periodico stabilizzato in un mezzo semi-infinito
2) Convezione
Definizione. Convezione naturale e convezione forzata. Schematizzazione del fenomeno. Definizione del coefficiente di scambio termico. Analisi dimensionale. Teorema di Buckingham. Metodo degli indici. Determinazione delle variabili dimensionali caratteristiche del trasporto termico. Applicazioni.
3) Irraggiamento
Legge di Kirchhoff. Legge di Planck, di Stefan-Boltzmann e di Wien. Corpi grigi. Applicazioni.
4) Fenomeni complessi
Trasmissione del calore per adduzione. Applicazioni.
2. TERMODINAMICA APPLICATA
1) Sistemi termodinamici
Cenni storici. Equilibrio termodinamico. Lavoro di un sistema chiuso. Concetto di temperatura.
2) Primo principio
Conversione e trasformazione dell’energia: formulazione del primo principio. Energia interna. Calore specifico.
3) Secondo principio
Enunciati del secondo principio. Ciclo di Carnot. Teorema di Carnot. Scala termodinamica della temperatura. Entropia. Trasformazione reversibile ed irreversibile.
4) Termodinamica dell’aria
Miscugli gassosi. Aria umida. Umidità assoluta e relativa. Temperatura di rugiada. Entalpia associata. Diagramma di Mollier. Trasformazione dell’aria umida. Psicrometro.
Scambi energetici tra uomo e ambiente. Benessere termoigrometrico. Equazioni del benessere. Indici di comfort termico: temperature effettive, PMV, PPD.
3. CENNI DI ACUSTICA AMBIENTALE E ILLUMINOTECNICA
1) Definizioni, grandezze fisiche fondamentali, leggi fondamentali. Caratterizzazione dello stimolo.
2) Le grandezze psicofisiche.
3) Applicazioni all’Ingegneria del mare.
TESTI DI RIFERIMENTO
1. Yunus A. Çengel, “Termodinamica e trasmissione del calore”, McGraw-Hill Education (testo base in versione completa con compendio di Acustica ed Illuminotecnica)
2. Michael Moran et al., “Elementi di Fisica Tecnica per l’Ingegneria”, McGraw-Hill (per consultazione ed approfondimento)
3. Dispense del Corso
( testi)
1. Yunus A. Çengel, “Termodinamica e trasmissione del calore”, McGraw-Hill Education (testo base in versione completa con compendio di Acustica ed Illuminotecnica)
2. Michael Moran et al., “Elementi di Fisica Tecnica per l’Ingegneria”, McGraw-Hill (per consultazione ed approfondimento)
3. Dispense del Corso
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EVANGELISTI LUCA
( programma)
Termodinamica
Concetti fondamentali: grandezze fisiche e unità di misura, sistemi chiusi e aperti, forme di energia, proprietà di un sistema termodinamico, trasformazioni e cicli termodinamici, temperatura e principio zero della termodinamica, pressione.
Primo principio della termodinamica: scambi di energia con l’esterno, primo principio per sistemi chiusi, lavoro di variazione di volume, primo principio per sistemi aperti, principi di conservazione della massa e dell’energia, lavoro di pulsione, entalpia, conservazione dell’energia per sistemi aperti a flusso stazionario.
Proprietà delle sostanze: sostanze pure, capacità termica e calori specifici, fasi di una sostanza, cambiamenti di fase delle sostanze pure, diagrammi di stato per trasformazioni con cambiamento di fase, equazione di stato dei gas perfetti, trasformazioni di stato dei gas ideali.
Secondo principio della termodinamica: enunciati del secondo principio della termodinamica, motori termici, macchine frigorifere e pompe di calore, trasformazioni reversibili e irreversibili, ciclo di Carnot, entropia.
Psicrometria: aria secca e aria atmosferica, umidità assoluta e umidità relativa, temperatura di rugiada, diagramma psicrometrico, condizionamento dell’aria, trasformazioni per il condizionamento dell’aria.
Trasmissione del calore
Conduzione termica in regime stazionario: postulato di Fourier, analogia con il flusso elettrico, conducibilità termica, conduzione monodimensionale in geometrie semplici, pareti piane multistrato, geometrie cilindriche, raggio critico di isolamento.
Convezione forzata e naturale: introduzione, numeri adimensionali, classificazione del moto dei fluidi, strato limite di velocità e temperatura, convezione naturale su superfici.
Irraggiamento: introduzione, radiazione termica, radiazione di corpo nero, proprietà radiative, fattori di vista, trasmissione del calore per irraggiamento tra superfici nere e grigie diffondenti, schermi di radiazione.
Applicazioni: trasmittanza e conduttanza termica di pareti, raggio critico di isolamento.
Acustica
Grandezze acustiche e campi sonori: generalità, pressione sonora e livello di pressione sonora, potenza sonora e livello di potenza sonora, intensità sonora e livello di intensità sonora, cenni di acustica psicofisica, audiogramma normale, curve di ponderazione.
Propagazione in campo libero e in ambiente confinato: comportamento dei materiali sottoposti a sollecitazioni sonore, materiali fonoassorbenti e fonoisolanti, potere fonoisolante, isolamento acustico, teoria di Sabine.
( testi)
Materiale didattico fornito dal docente
Yunus A. Çengel, Giuliano Dall'Ò, Luca Sarto, “Fisica tecnica ambientale. Con elementi di acustica e illuminotecnica”, McGraw-Hill Education
Yunus A. Çengel, “Termodinamica e trasmissione del calore”, McGraw-Hill Education (testo base in versione completa con compendio di Acustica ed Illuminotecnica)
Fabio Polonara, Gianni Cesini, Gianni Latini, “Fisica tecnica”, CittàStudi (per approfondimenti)
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ING-IND/11
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Attività formative caratterizzanti
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Università Roma Tre
