Introduzione agli azionamenti elettrici: definizioni, schemi a blocchi funzionali; tipologie di motori elettrici, corrente continua e corrente alternata; quadranti di lavoro; frenatura dissipativa e rigenerativa considerazioni sul comportamento termico e sui sistemi di raffreddamento della macchina e del convertitore. Dinamica del sistema motore-carico: funzione di trasferimento e diagramma a blocchi del sistema meccanico; traiettorie tipiche del controllo di moto; tipologie di carico meccanico e tipi di servizio,; calcolo delle inerzie equivalenti per sistemi meccanici tipici.
Convertitori statici per azionamenti elettrici: tipologie e caratteristiche generali; componenti elettronici di commutazione; convertitori ac-dc, dc-dc, dc-ac (inverter trifase a tensione impressa); tecniche di modulazione per inverter trifase a due livelli.
Azionamenti con macchina in corrente continua: struttura, schema elementare, aspetti costruttivi, modello dinamico, espressione della coppia e caratteristiche meccaniche di una macchina in corrente continua; controllo di corrente e velocità; azionamenti con motore in corrente continua.
Azionamenti con macchina sincrona: struttura e principio di funzionamento di una macchina sincrona; modello dinamico della macchina in variabili d-q-0; analisi del funzionamento in regime sinusoidale; strategie di controllo negli azionamenti elettrici con macchina sincrona.
Azionamenti con motore ad induzione trifase: struttura e principio di funzionamento di una macchina asincrona trifase; modello dinamico della macchina in variabili d-q-0; analisi del funzionamento in regime sinusoidale; strategie di controllo negli azionamenti elettrici con macchina asincrona: controllo scalare ad anello aperto e chiuso (V/Hz costante); principi del controllo vettoriale e della tecnica DTC.

Testi suggeriti a complemento del materiale fornito dal docente:

Ion Boldea, Syed A. Nasar
Electric Drives, Third Edition 2016 by CRC Press
ISBN 9781498748209

Bimal K. Bose
Modern Power Electronics and AC Drives
Prentice Hall PTR, 2002

Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins
Power Electronics: Converters, Applications, and Design
ISBN: 0471226939

Ned Mohan
Advanced Electric Drives: Analysis, Control, and Modeling Using MATLAB / Simulink
ISBN: 978-1-118-48548-4

Ned Mohan
Electric Drives: An Integrative Approach
ISBN: 0971529256

Corso tradizionale di analisi numerica con esercitazioni in MATLAB:
Algebra lineare numerica (metodi diretti e iterativi); soluzione numerica di equazioni non lineari (secanti, Newton, Halley, gradiente, gradiente coniugato); interpolazione e approssimazione; la FFT;; quadrature numeriche; soluzione numerica di problemi di Cauchy per equazioni differenziali ordinarie.

Appunti dalle lezioni. Molti testi possono essere suggeriti direttamente dal Docente su richiesta.

1.1 Concetti di base sui segnali elettrici e sui dispositivi.
1.2 I sistemi lineari ed il loro studio nel dominio del tempo.
1.3 La trasformata di Laplace e studio di un sistema nel dominio della variabile ‘s’.
1.4 Analisi di circuiti lineari.
1.5 Rappresentazione delle funzioni nel dominio della frequenza, diagrammi di Bode e studio di applicazioni.

2.1 Richiami sui semiconduttori e sulle caratteristiche della giunzione PN.
2.2 Diodi utilizzati nei circuiti di segnale e nei circuiti di potenza. Diodi Zener e diodi Schottky. Gli impieghi circuitali dei diodi.
2.3 Transistor bipolare a giunzione (BJT) e transistor ad effetto di campo (JFET e MOSFET) per circuiti di elaborazione di segnale e per la conversione elettronica di potenza. Gli IGBT: caratteristiche e applicazioni.
2.4 Convertitori elettronici di potenza: raddrizzatori a diodi a ponte monofase e trifase; convertitori DC-DC di tipo Buck, Boost, Buck-Boost e Full Bridge; concetti di base sui convertitori DC-AC: regolazione di una tensione alternata con tecnica PWM; configurazioni circuitali monofase e trifase dei convertitori DC-AC e relativo funzionamento sui 4 quadranti; cenni sulla regolazione di corrente con banda di isteresi.

3.1 Introduzione ai circuiti digitali. Cenni sull’algebra booleana. Circuiti combinatori e contatori digitali. Circuiti sequenziali.
3.2 Introduzione ai microcontrollori e ai Digital Signal Processor. Memorie a semiconduttore. Conversione analogico-digitale.
3.3 Effettor Hall. Sensori di corrente e di tensione. Sensori di posizione e di velocità angolare. Sensori di temperatura tipo PT100, PT1000 ed NTC. Convertitori tensione-frequenza e convertitori frequenza-tensione. Sensori per attuatori lineari.
3.4 Amplificatori operazionali. Conversione digitale-analogico. Filtri analogici.

Dispense a cura del docente

Teoria della similitudine applicata al campo turbomacchinistico

- Criteri di similitudine e limiti;
- Raggruppamento delle variabili in numeri adimensionali;
- Applicazioni notevoli nel dimensionamento e nell’analisi di turbomacchine;


Turbomacchine idrauliche

1) Turbopompe centrifughe e assiali

- Principi di funzionamento e prestazioni
- Influenza della cavitazione nella selezione e nel progetto di turbopompe;
- Dimensionamento delle giranti centrifughe
- Dimensionamento delle giranti ad elica
- Dimensionamento di diffusori lisci, palettati, canali di ritorno e volute di raccolta
- Parametri che influenzano le prestazioni delle turbopompe
- Cenni relativi alla regolazione e sistemi di adescamento.

2) Turbine idrauliche

- Principi di funzionamento e prestazioni;
- Dimensionamento delle turbine Pelton;
- Dimensionamento di turbine idrauliche a reazione (Francis e Kaplan);
- Tubi diffusori
- Cavitazione nelle turbine a reazione;
- Curve di rendimento e diagrammi collinari;
- Principi di regolazione

Turbomacchine a fluido elastico

3) Fluidodinamica di flussi intubati

- Richiami di termodinamica e gasdinamica elementare;
- Efflussi bi-dimensionali non viscosi, vorticità, Teorema di Crocco, urti retti, obliqui e curvi. Urti e vantagli di espansione su profili complessi.
- Profili bi-dimensionali in schiere
- Strati limite su profili complessi, effetto dei gradienti di pressione per profili isolati e in schiera, strati limite termici.
- Teoria della resistenza: resistenza di forma, di attrito, indotta e d’onda;
- Interazione onde d’urto/strato limite
- Effetti tri-dimensionali: flussi secondari. Vortici di passaggio, a ferro di cavallo, di spigolo, al bordo di uscita, altri fenomeni secondari.

4) Compressori assiali

- Principi di funzionamento, prestazioni, adimensionalizzazione delle curve caratteristiche;
- Dimensionamento preliminare della macchina;
- Principali limiti al rapporto di compressione di stadio: massima velocità di trascinamento, effetti aerodinamici legati alla velocità assiale, massima deflessione del flusso (teoria alare corretta, carte di Howell etc.), “work-done factor”.
- Analisi del flusso al raggio medio: ottimizzazione del rendimento della falda fluida.
- Leggi di svergolamento: a vortice libero, a grado di reazione costante, ad angolo assoluto ingresso rotore costante.
- Ottimizzazione del rendimento di stadio in relazione alla legge di svergolamento adottata.
- Correlazioni di perdita per uno stadio di compressore assiale.


5) Turbine a vapore

- Principi di funzionamento e prestazioni
- Analisi di uno stadio ad azione, a salti di velocità, a reazione. Confronto tra le diverse soluzioni
- Rendimento di palettatura, perdite per ventilazione, per ammissione parzializzata e per umidità.
- Dimensionamento preliminare di una turbina a vapore: suddivisione in corpi, definizione delle grandezze fondamentali per ogni corpo, dimensionamento alla linea media di ogni stadio, ottimizzazione della corrente alla linea media.

6) Espansori a gas assiali

- Principi di funzionamento, prestazioni, adimensionalizzazione delle curve caratteristiche;
- Dimensionamento preliminare alla linea media;
- Leggi di svergolamento palare: vortice libero, legge ad angolo uscita statore costante.
- Limiti sulle prestazioni del singolo stadio;
- Cenni sulle tecniche di raffreddamento.

Durante il corso saranno assegnate esercitazioni relative al dimensionamento preliminare di turbomacchine idrauliche e a fluido elastico.

• S.L. Dixon, "Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery", Ed. Butterworth Heinemann;
• D.G. Wilson, T. Korakianitis, "The design of high-efficiency Turbomachinery and Gas Turbines", Ed. Prentice Hall;
• H. Cohen, G.F.C. Rogers, H.I.H. Saravanamuttoo, "Gas Turbine Theory", Ed. Longman;
• C. Caputo, "Le turbomacchine", Casa Editrice Ambrosiana;
• C. Osnaghi, “Teoria delle Turbomacchine”, Ed. Esculapio
• Materiale a cura del Docente

Contenuti del corso

Oleodinamica

Condizioni di efflusso notevoli in oleodinamica
Flusso attraverso gli orifizi - Il coefficiente di efflusso Ce o “discharge coefficient CD”
Flusso nei meati
Valvole
Valvola limitatrice di pressione
Valvola riduttrice di pressione
Valvola regolatrice di portata RQ2
Valvola regolatrice di portata RQ3
Valvole a posizionamento continuo e caratteristiche
Manipolatore oleodinamico
Servovalvole e valvole proporzionali
Servovalvole Nozzle-Flapper
Attuatori
Classificazione e caratteristiche e degli attuatori lineari e rotativi
Operatori
Classificazione delle pompe impiegate nell'oleodinamica
Livello di pressione
Regolarità della portata
Variabilità della cilindrata
Considerazioni su rapporto Costo/Prestazioni
Fluidi, accumulatori e tubazioni
Funzioni del fluido nei sistemi oleodinamici
Definizione e caratterizzazione della comprimibilità
Comprimibilià effettiva
Filtrazione
Condizionamento termico
Accumulatori
Tubazioni
Perdite nelle macchine operatrici e motrici
Modello di Wilson
Sistemi
Gruppi di alimentazione a portata costante
Gruppi di alimentazione a pressione costante
Le trasmissioni idrostatiche, macchine a cilindrata variabile
I sistemi “load sensing”
Il controllo “automotivo”
Aspetti, componenti e sistemi legati alla divisione o ripartizione del flusso verso gli utilizzatori
Divisori di flusso a posizionamento continuo
Divisori a ingranaggi
Divisori a logica proporzionale
Controllo di attuatori lineari e rotativi
Linearizzazione dei sistemi oleodinamici intorno al punto di funzionamento nominale
Caratterizzazione del comportamento delle valvole a posizionamento continuo
Caratterizzazione dei sistemi dinamici del primo e del secondo ordine mediante i parametri canonici
Controllori industriali di tipo PID
Sistemi “valve-controlled”
Sistemi “pump-controlled” (cilindrata variabile, velocità del motore primo variabile)
Sistemi oleodinamici in ambito “meccatronico”
Progetto di sistemi oleodinamici
Progetto di un impianto oleodinamico e verifica delle sue prestazioni in condizioni
stazionarie e dinamiche mediante l’impiego del codice di simulazione AMESim®.

Pneumatica
Aspetti legati all’esercizio dei componenti pneumatici
Flusso attraverso gli orifizi
Carica e scarica di una capacità
Caratteristica meccanica dei martinetti
Sistemi per la generazione e distribuzione dell’aria compressa
Compressori
Valvole
Attuatori
Gruppi per il trattamento dell’aria compressa
Deumidificazione
Filtrazione
Gruppi di generazione e condizionamento

Aspetti funzionali e logici nella gestione degli impianti pneumatici
Diagrammi movimento fasi
Grafcet descrittivo, grafcet funzionale, grafcet contratto
Soluzioni per il controllo di due o più attuatori pneumatici e problematiche legate all’insorgenza dei segnali bloccanti
Tecnica della memoria ausiliaria
Tecnica delle memorie in cascata
Sequenziatori
Elettropneumatica a relé
Sistemi gestiti da PLC

-N.NERVEGNA “OLEODINAMICA E PNEUMATICA” ED. POLITEKO, TORINO
-G. BELFORTE, A.M. BERRETTO, L. MAZZA “ PNEUMATICA” ED. TECNICHE NUOVE, MILANO, 2004
-ASSOFLUID “L’OLEOIDRAULICA NELL’AMBITO INDUSTRIALE E MOBILE” ED. ASSOFLUID. MILANO, 2008
-ASSOFLUID “LA PNEUMATICA E LE SUE APPLICAZIONI ..” ED. ASSOFLUID. MILANO, 2002
-N.D. MANRING “HYDRAULIC CONTROL SYSTEMS” ED. JOHN WILEY & SONS, N. JERSEY, 2005
-AKERS, M. GASSMAN E R. SMITH “ HYDRAULIC POWER SYSTEM ANALYSIS” ED.TAYLOR & FRANCIS, 2006
-P. BEATER “PNEUMATIC DRIVES” SPRINGER-VERLAG BERLIN 2007

Inquinamento atmosferico. Inquinamento su scala locale e su scala globale. Tipologia e formazione degli inquinanti. Effetti nocivi degli inquinanti. Caratterizzazione dell’atmosfera ai fini dell’analisi delle problematiche di inquinamento.
Analisi degli impianti motori per la conversione dell’energia ai fini della determinazione della loro interazione con l’ambiente. Caratterizzazione delle sorgenti di emissione.
Modelli di qualità dell’aria. Fenomeni di trasporto e diffusione e degli inquinanti in atmosfera. Modelli short-term e climatologici. Modelli deterministici e stocastici. Modello gaussiano. Impiego di codici di calcolo EPA per la valutazione dell’impatto ambientale di impianti motori per la conversione dell’energia.
Elementi per la redazione di studi di impatto ambientale di sistemi energetici.
Tecnologie per il riduzione delle emissioni inquinanti. Sistemi di controllo della produzione degli inquinanti e sistemi di rimozione delle emissioni solide e gassose in atmosfera.
Emissioni acustiche da ambienti industriali. Caratterizzazione delle sorgenti di emissione ed analisi della propagazione in ambiente esterno. Tecnologie per il controllo delle emissioni acustiche.
Quadro della normativa in materia di qualità dell’aria, di regolamentazione delle emissioni inquinanti ed acustiche.

- Giorgio Cau, Daniele Cocco “L’Impatto Ambientale dei Sistemi Energetici” Ed. SGEditoriali, 2015
- Mackenzie L. Davis, David A. Cornwell “Introduction to Environmental Engineering” Ed. McGraw-Hill, 1991
- C. S. Rao “Environmental Pollution Control Engineering” Ed. New Age International (P) Limited, 2006
- Lewis H. Bell, Douglas H. Bell “Industrial Noise Control” Ed. Marcel Dekker Inc., 1994
- Robert G. Kunz “Environmental Calculations: A Multimedia Approach” John Widely & Sons Inc., 2009

Ottimizzazione delle lavorazioni a controllo numerico. Ottimizzazione dei parametri di lavorazione. Criterio di massima economia. Criterio di massima produttività. Scelta ottimale. Analisi di sensibilità. Lavorazioni monopasso. Lavorazioni monopasso ad avanzamento variabile. Lavorazioni multipasso. Lavorazioni multipasso e multistadio. Metodi avanzati di ottimizzazione delle lavorazioni a controllo numerico. Controllo numerico delle macchine utensili. Generalità dei sistemi di lavorazione a controllo numerico. Architettura di un sistema di lavorazione a controllo numerico. Descrizione dei componenti dei sistemi di lavorazione a controllo numerico. Sistemi di movimentazione. Riferimenti. Movimenti assoluti ed incrementali. Sistemi di controllo. Utensili. Unità di controllo. Istruzioni di un sistema di lavorazione a controllo numerico. Formati di programma. Preparazione del Part Program. Programmazione manuale. Istruzione al linguaggio di programmazione manuale (script). Programmazione automatica. Istruzione al linguaggio di programmazione automatica (script). Esercitazioni CAD/CAM. Strategie di progettazione di un pezzo a partire dal grezzo. Rappresentazione del pezzo. Identificazione del percorso utensile. Scrittura del ciclo di lavoro con SW di larga diffusione in ambito industriale. Simulazione del ciclo di lavorazione al calcolatore. Analisi e valutazione delle prestazioni del prodotto finito. Avvio all’impiego di modellatori agli elementi finiti. La rappresentazione. La creazione della mesh. L’impostazione del calcolo. Il solutore. Il post-processing dei risultati della simulazione.

APPUNTI DALLE LEZIONI. Xun Xu, Integrating Advanced Computer-Aided Design, Manufacturing, and Numerical Control. --: Taylor & Francis, 2011. Michael J. Peterson, CNC Programming: Basics & Tutorial. --: Kindle, 2008.

Acustica:
Grandezze acustiche.
Equazione delle onde e velocità del suono.
Soluzioni delle equazioni delle onde: onde piane e sferiche.
Impedenza acustica.
Psicoacustica: l'orecchio, audiogramma normale.
Livelli sonori.
Analisi acustica (bande d’ottava e di terzi d’ottava)
Curve di ponderazione.
Misuratori di livello sonoro.
Acustica degli ambienti aperti.
Barriere acustiche.
Acustica degli ambienti chiusi.
Tempo di riverberazione (formulazione di Sabine e di Eyring).
Materiali fonoassorbenti.
Potere fonoisolante. Legge della massa

Illuminotecnica:
Richiami di irraggiamento.
Grandezze fotometriche e radiometriche.
L'occhio. La prestazione visiva.
Strumenti di misura delle grandezze fotometriche.
Cenni di colorimetria.
Sorgenti luminose: lampade a incandescenza, a scarica e LED.
Apparecchi illuminanti.
Illuminazione naturale.
Illuminamento da sorgenti estese (lineari, tubolari e rettangolari)
Metodo del flusso totale.
Metodo della radiosità.

-Mauro Felli, Lezioni di fisica tecnica vol. 2, Ed. Morlacchi

-A. B. Coppens, L. E. Kinsler, J. V. Sanders, A. R. Frey, Fundamentals of acoustics (4th edition), Ed. Wiley

-Gino Moncada Lo Giudice e Silvio Santoboni, Acustica, Ed. CEA

-Pietro Palladino, Lezioni di illuminotecnica, Ed. Tecniche Nuove

-Gino Moncada Lo Giudice e Andrea De Lieto Vollaro, Illuminotecnica, Ed. CEA

1A Efficienza degli utilizzatori
Trasformatori
Cavi
1B Efficienza degli utilizzatori
Rifasamento
Power Factor Corrector
1C Efficienza degli utilizzatori
Macchine elettriche rotanti
Azionamenti elettrici
2 La qualità dell’energia elettrica in rete
Compensatori statici
Sistemi attivi per ridurre le cause di inquinamento della rete
Sistemi UPS
3 Generazione distribuita
Smart Grid
Impianti idroelettrici, geotermici, biogas e a biomassa
Sistemi di accumulo dell’energia
Accumulatori elettrochimici
Supercondensatori
Elettromagneti superconduttori
Volani
Accumulo di idrogeno
4 Sistemi fotovoltaici
Struttura di una cella fotovoltaica
Algoritmi di Maximum Power Point Tracking (MPPT)
Algoritmi di sincronizzazione alla rete elettrica
Funzionamento stand-alone e normativa CEI 0-21
Sistemi di regolazione e controllo, inverter per il collegamento alla rete
5 Sistemi eolici
Caratteristiche
Aerogeneratori
Algoritmi di Maximum Power Point Tracking (MPPT)
6 Mobile Power Generation

Bibliografia varia reperibile tramite biblioteca o via internet. Nel corso delle lezioni/esercitazioni verranno forniti ausili didattici su supporto informatico.

-Richiami di Fisica Tecnica
-Condizioni ambientali di benessere Comfort termico e qualità dell’aria Termofisica degli edifici
-Impianti di Riscaldamento: calcolo dei carichi termici, Certificazione energetica.
-Componenti di impianto: caldaie, radiatori, pannelli radianti, reti di distribuzione, vaso di espansione; Progetto di una centrale termica
-Moto dei fluidi e dimensionamento delle reti di distribuzione dell’acqua.
-Impianto di condizionamento: calcolo del carico termico estivo, dimensionamento di un impianto a tutt’aria senza e con ricircolo, e degli impianti misti.
-Componenti di impianto: gruppi frigo, centrali di trattamento dell’aria, fan coil, ecc
-Moto dei fluidi e dimensionamento delle reti di distribuzione dell’aria.
-Progetto dei componenti di impianto per il riscaldamento e il condizionamento

Dispense del corso
Carlo Pizzetti: Condizionamento dell’aria e refrigerazione, Masson, 1980
Massimo Coppi: Clima artificiale e benessere termoigrometrico Copertina flessibile – 31 lug 1990

I rischi nelle attività antropiche; l’evoluzione del concetto di sicurezza industriale; studio analitico di incidenti rilevanti. Le tecniche classiche di valutazione del rischio; la sicurezza del lavoro e metodi descrittivo-induttivi di analisi di rischio; la Job Safety Analysis JSA, le check lists. Sistemi di Gestione della Sicurezza del Lavoro SGSL; esempi internazionali di SGSL; linee guida e standard nazionali; caratteristiche gestionali e applicabilità dei sistemi; esempi e applicazioni. Tecniche di valutazione di rischio nella sicurezza industriale; introduzione all’affidabilità, l’affidabilità come indice di probabilità di accadimento di incidenti e guasti; il tasso di guasto; esempi di sistemi a tasso di guasto costante, distribuzioni di Weibull, distribuzioni particolari; interpretazioni sperimentali. Sistemi non riparabili; determinazione dell’affidabilità di sistemi serie; i sistemi ridondanti; i sistemi in “stand-by”, i sistemi Voter a “maggioranza”. Sistemi riparabili; il concetto di manutenibilità; calcolo della disponibilità dei sistemi. Gli alberi di guasto; FTA, ETA; elementi di algebra logica; analisi qualitativa di un albero; analisi quantitativa di un albero. Cenni sulle catene di Markov. L’analisi di sicurezza industriale; le tecniche Haz.Op; tecniche di tipo FMEA; tecniche CCA; le HRA; infortuni e le malattie professionali; le banche dati nazionali ed internazionali; indici statistici di incidenza infortunistica. Rumore; fondamenti di acustica; la valutazione di impatto ambientale acustico VIA; tecniche di misura e monitoraggio; applicazioni. Vibrazioni; introduzione alle vibrazioni meccaniche; incidenza di malattie professionali correlate alla esposizione a vibranti; tecniche di misura di vibrazioni trasmesse al sistema corpo intero e mano braccio; norme internazionali di riferimento e leggi italiane; tecniche di valutazione del rischio legato alla esposizione a vibrazioni; banche dati vibrazioni e limiti del loro utilizzo; applicazioni. Particolati aerodispersi; introduzione, definizioni e metodi di monitoraggio; valutazione del rischio correlato alla esposizione di polveri; normativa vigente in materia ed applicazioni. Applicazioni geostatistiche nella valutazione dei rischi; nozioni introduttive di geostatistica; applicazioni geostatistiche nel monitoraggio di agenti materiali diffusivi; applicazioni geostatistiche: rumore e polveri.

Dispense distribuite dal docente

Cenni ai metodi di caratterizzazione dei materiali
- tecniche diffrattometriche, microscopiche e spettroscopiche. Cenni di metallografia e di prove non distruttive.
Corrosione ad Umido
- Aspetti elettrochimici del degrado, forme di corrosione ad umido, diagrammi di Pourbaix, cinetica della corrosione, ddp e teoria dei potenziali misti – passività, corrosione in ambienti naturali e in ambienti ostili, metodi di prevenzione, protezione, diagnosi e monitoraggio
Tribologia
- Richiami sulla meccanica del contatto. Aspetti tribologici del degrado (adesione, attrito e usura), principali tipologie di usura (adesiva e abrasiva).
- Teoria, metodi e normativa per la quantificazione dell’usura, misure preventive.
Protezione dei materiali
- rivestimenti resistenti all’usura e alla corrosione, barriere termiche.
- Tecnologie di produzione di rivestimenti: rivestimenti galvanici, rivestimenti da fase vapore, rivestimenti termospruzzati.
Materiali compositi
- concetti fondamentali (matrice-rinforzo-interfaccia) e classificazione; regola delle miscele, interazione rinforzo-matrice, durabilità e degrado (creep, fatica, idrolizzazione). Criteri di progettazione: compositi laminati e sandwich; tecnologie di produzione: hand layup, Filament winding, stampaggi a caldo, a freddo e in autoclave, Resin Transfer Moulding, Spray-up. Esempi di applicazione dei compositi.
Materiali ceramici avanzati
- correlazione tra precursori, produzione, struttura e proprietà ottenibili. Criteri di affidabilità (statistica di Weibull); tecnologie di produzione: sinterizzazione, pressatura isostatica a caldo, slip casting, tape casting, codeposizione, termal spraying. Esempi di applicazione dei ceramici per componenti refrattari e barriere termiche. Degrado, corrosione a secco
Complementi:
- Progettazione mediante Elementi Finiti e relative ricadute sui materiali impiegati: simulazione delle proprietà variabili nel tempo e in temperatura. Esempi applicativi di analisi statiche e dinamiche, meccaniche e termo-meccaniche.
Cenni ai trattamenti delle acque ed ai fenomeni correlati per la corretta selezione degli acciai negli impianti per la produzione di energia e negli scambiatori di calore.

Dispense del docente
M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon: "Materiali, dalla scienza alla progettazione ingegneristica" Casa Editrice Ambrosiana

GENERALITÀ SULLA PROPULSIONE ELETTRICA IN AMBITO TERRESTRE, NAVALE ED AEREO. EVOLUZIONE STORICA DEI SISTEMI DI TRASPORTO IN CAMPO FERROVIARIO. SISTEMI ELETTRICI PER IL TRASPORTO SU ROTAIA CON ALIMENTAZIONE IN CORRENTE CONTINUA O IN CORRENTE ALTERNATA MONOFASE: CONFIGURAZIONI ED APPARECCHIATURE DELLE SOTTOSTAZIONI ELETTRICHE DI ALIMENTAZIONE DEL CIRCUITO DI TRAZIONE; CONFIGURAZIONI DEL CIRCUITO DI TRAZIONE E CAPTAZIONE DELLA CORRENTE DALLA LINEA DI CONTATTO.
MATERIALE ROTABILE: DESCRIZIONE DELLE TIPOLOGIE DI RODIGGIO FERROVIARIO E DELLE CONFIGURAZIONI UTILIZZATE PER I CARRELLI FERROVIARI; RIPARTIZIONE DEL CARICO SUI CARRELLI DI UN LOCOMOTORE FERROVIARIO; SISTEMI DI FRENATURA; ADERENZA NEL CONTATTO RUOTA-ROTAIA; RESISTENZE AL MOTO DI UN VEICOLO FERROVIARIO; DIAGRAMMA DI TRAZIONE DI UN VEICOLO FERROVIARIO E DETERMINAZIONE DELLE CARATTERISTICHE DI DIMENSIONAMENTO DEL SISTEMA DI PROPULSIONE IN RELAZIONE ALLE PRESTAZIONI RICHIESTE E ALLE LIMITAZIONI SULL’ACCELERAZIONE E SULLA VELOCITÀ.
AZIONAMENTI DI TRAZIONE CON MOTORE IN CORRENTE CONTINUA: CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE E DI FUNZIONAMENTO DEI MOTORI IN CORRENTE CONTINUA CON ECCITAZIONE INDIPENDENTE O CON ECCITAZIONE SERIE; CONVERTITORI STATICI PER L’ALIMENTAZIONE DI MOTORI IN CORRENTE CONTINUA; IMPIEGO DEI MOTORI IN CORRENTE CONTINUA NELLA TRAZIONE FERROVIARIA.
AZIONAMENTI DI TRAZIONE CON MOTORI IN CORRENTE ALTERNATA: RICHIAMI SULLE CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE E DI FUNZIONAMENTO DEI MOTORI ASINCRONI TRIFASE; INVERTER A DUE LIVELLI CON MODULAZIONE PWM O CON MODULAZIONE SVM, INVERTER A TRE LIVELLI; AZIONAMENTI CON MOTORE ASINCRONO TRIFASE CON CONTROLLO AD ORIENTAMENTO DI CAMPO O CON CONTROLLO DIRETTO DI COPPIA; AZIONAMENTI CON MOTORE ASINCRONO TRIFASE UTILIZZATI NELLA TRAZIONE FERROVIARIA; MACCHINE SINCRONE CON CIRCUITO DI ECCITAZIONE O CON MAGNETI PERMANENTI; AZIONAMENTI CON MACCHINE SINCRONE E LORO IMPIEGO NELLA TRAZIONE FERROVIARIA.
INTEROPERABILITÀ FERROVIARIA ED ESEMPI DI SISTEMI DI PROPULSIONE DI LOCOMOTORI FERROVIARI CON ALIMENTAZIONE POLITENSIONE. CENNI SULLA PROPULSIONE FERROVIARIA DIESEL-ELETTRICA.
GENERALITÀ ED EVOLUZIONE STORICA DELLA PROPULSIONE ELETTRICA O IBRIDA NEI VEICOLI STRADALI. ARCHITETTURE DEI SISTEMI DI PROPULSIONE ELETTRICA O IBRIDA DEI VEICOLI STRADALI. RESISTENZE AL MOTO DI UN VEICOLO STRADALE E CARATTERISTICA DI TRAZIONE DI UN VEICOLO STRADALE CON PROPULSORE ELETTRICO O IBRIDO. CICLI DI MARCIA STANDARDIZZATI PER LA VALUTAZIONE DELLE PRESTAZIONI DI UN VEICOLO STRADALE.
SISTEMI DI ACCUMULO DELL’ENERGIA O DELLA POTENZA PER L’IMPIEGO NEI VEICOLI STRADALI: CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE E FUNZIONALI DEGLI ACCUMULATORI ELETTROCHIMICI, DEI BANCHI DI SUPERCONDENSATORI E DEI VOLANI MECCANICI; SISTEMI COMBINATI DI ACCUMULO.
CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE E FUNZIONALI DI GENERATORI ELETTRICI CON CELLE A COMBUSTIBILE PER L’APPLICAZIONE NELLA PROPULSIONE DI VEICOLI STRADALI.
CONFIGURAZIONI DEI PROPULSORI ELETTRICI DI VEICOLI STRADALI CON ALIMENTAZIONE DA ACCUMULATORE ELETTROCHIMICO, DA CELLE A COMBUSTIBILE O DA GRUPPO DI GENERAZIONE CON MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA.
PROPULSORI IBRIDI DI TIPO DUAL-MODE, FULL-HYBRID O MILD-HYBRID CON MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA ED AZIONAMENTO ELETTRICO PER VEICOLI STRADALI; SISTEMI START/STOP ED EVOLUZIONE DEI SISTEMI ELETTRICI AUSILIARI DI BORDO.
USO DEI SISTEMI IBRIDI ED ELETTRICI NELLE APPLICAZIONI MARINE.

F. PERTICAROLI – SISTEMI ELETTRICI PER I TRASPORTI – SECONDA EDIZIONE – CASA EDITRICE AMBROSIANA – ISBN 88-408-1035-8
M. EHSANI, Y. GAO, S. E. GAY, A. EMADI – MODERN ELECTRIC, HYBRID ELECTRIC AND FUEL CELL VEHICLES – CRC PRESS – ISBN 0-8493-3154-4

SI TRATTA DI UN CORSO MONOGRAFICO RIGUARDANTE LE ATTIVITÀ ESTRATTIVE DI CAVA. OBIETTIVO DEL CORSO È FAR ACQUISIRE ALLO STUDENTE CONOSCENZE IN MERITO ALL’INTERO PROCESSO E ALLE INTERAZIONI DELLO STESSO CON L’AMBIENTE A PARTIRE DAI CRITERI DI SCELTA DEL SITO, DELLA VALUTAZIONE DI IMPATTO AMBIENTALE, DEL PROGETTO, DELLA GESTIONE DEL PROCESSO PRODUTTIVO E DEL RECUPERO AMBIENTALE. MATERIALI DI CAVA. TIPOLOGIA DELLA CAVA. METODI E TECNICHE DI COLTIVAZIONE. TIPOLOGIA E METODI DI RECUPERO. NORMATIVE E SICUREZZA.

Dispense a cura del docente

Richiami ed approfondimenti di Meccanica dei Fluidi. Cinematica dei Fluidi: analisi della deformazione nell'intorno di un punto. Vorticità e teoremi correlati. Decomposizione del campo di velocità. Le equazioni della meccanica dei Fluidi: bilancio di massa, quantità di moto ed energia. Modelli Idrodinamici di riferimento. Lo schema monodimensionale. Applicazione allo studio dei transitori di moto vario nelle correnti in pressione. Il metodo delle caratteristiche. Metodi computazionali per lo schema monodimensionale. L'equazione di Navier Stokes e sue approssimazioni nell'ambito idrodinamico: flussi a bassissimi numeri di Reynolds, teoria della lubrificazione, teoria della strato limite, convezione forzata e naturale, approssimazione di Boussinesque. Fluidi ideali.
Turbolenza nei fluidi incomprimibili.

Dispense distribuite dal docente.

Letture suggerite dal docente.

Il bilancio aziendale. Modelli innovativi di Project Financing (finanza islamica, Building Information Modelling). Le nuove tecniche per la competitività delle imprese. L’innovazione, il trasferimento tecnologico, la gestione della conoscenza e le politiche di finanziamento a vantaggio della ricerca nonché della politica industriale.

Campisi Domenico, Costa Roberta, Mancuso Paolo, Morea Donato (2014), “Principi di Economia Applicata all’Ingegneria - Metodi, complementi ed esercizi”, Hoepli, Milano.
Morea, D., Jacobone, F. (2017), "Project Financing: elementi di base, profili professionali e modelli innovativi", Maggioli Editore.
Campisi Domenico, Costa Roberta (2008), "Economia Applicata all'Ingegneria - Analisi degli investimenti e Project Financing", Carocci Editore. Federico Rossi (2007) , “Gestione dei sistemi elettrici nei mercati liberalizzati” E.S.I..
Francesca Jacobone (2015) “Cyber security per i sistemi dei distribuzione dell’energia", in La sicurezza dei domini digitali (Guerini e Associati ).
Francesca Jacobone Nino Di Franco (2009)“Pragmatica dell’analisi costi-benefici” Aracne

Criteri e metodologie per la progettazione meccanica. Progettazione a fatica ad alto numero di cicli. Fatica a basso numero di cicli, plasticità monoassiale e multiassiale, comportamento ciclico, meccanica della frattura. Verifica di elementi costruttivi sottoposti a sollecitazioni particolari: instabilità, pressione superficiale, urto. Affidabilità strutturale di elementi e sistemi. Progettazione e normative.

Juvinall R.C. Marshek K.M., Fondamenti della Progettazione dei Componenti delle Macchine
Pighini U., Elementi Costruttivi delle Macchine
Davoli P. et alii, Comportamento Meccanico dei Materiali
Dispense del docente

Servizi generali di impianto, i costi unitari, la disponibilità;
Sistemi generatore-accumulatore;
Sistemi di distribuzione dei fluidi;
Recipienti in pressione;
Produzione e distribuzione dell'aria compressa.
Le tecnologie per la deumidificazione dell'aria.

Dispense distribuite dal docente.
Monte, A., Elementi di Impianti Industriali, Ed. Cortina, Padova.
Raimondi R., Principi di progettazione dei servizi degli impianti, Ed. F.Angeli.
Cavalieri F., Ferrari C., Raimondi R., il Piping, Ed. F.Angeli.
A.Bonaso, L’Aria compressa, Ed. F.Angeli.

Il sistema azienda: struttura, obiettivi, funzioni aziendali, le tipologie di struttura organizzativa. Classificazione dei sistemi di produzione. Le misure di prestazione dei sistemi di produzione. Rappresentazione e mappatura dei processi di produzione. Tecniche per la stima delle prestazioni dei sistemi produttivi. Legami tra WIP, Throughput e Tempo di attraversamento ed influenza della variabilità. Approcci alla diagnostica e miglioramento delle prestazioni dei sistemi manifatturieri.
Il dimensionamento dei lotti di produzione (lotto economico di produzione ed estensione al caso multiprodotto). La produzione per campagne (determinazione del numero ottimale di campagne e della loro durata ottimale). Effetto della dimensione dei lotti sul tempo di attraversamento.

La previsione della domanda
Gli elementi che caratterizzano la domanda e la sua variabilità (fluttuazioni random, trend, stagionalità e ciclicità). Tecniche previsionali qualitative e quantitative. Metodi causali basati su regressione lineare. Metodi basati su serie storiche (media mobile, media mobile pesata, media con smorzamento esponenziale con e senza trend). Metodi di stima della domanda stagionale. Criteri di stima degli errori di previsione (CFE, MAPE, MAD, TS). La previsione di domanda per i nuovi prodotto (stime della dimensione del mercato e modello di Bass).

Pianificazione, programmazione e controllo della produzione
Analisi P-Time e D-Time, la legge di Little. Logiche di gestione Push e Pull. Produzione a magazzino (Make to Stock) e produzione su commessa (Assemble to Order, Make to Order ed Engineering to Order). Gerarchia delle fasi di pianificazione, programmazione e controllo e le loro interazioni con le decisioni strategiche e la pianificazione della capacità produttiva.

Pianificazione aggregata
Criteri di adeguamento della capacità produttiva alla domanda. Metodi empirici (piani zero-inventory, piani level work force, piani misti) e modelli di ottimizzazione LP per la redazione del piano aggregato.

Il Piano Principale di Produzione
Criteri per la disaggregazione del piano aggregato e redazione del Piano principale di Produzione. La gestione della distinta base. Piano principale di produzione MTS E ATO.

Programmazione di medio periodo e pianificazione dei fabbisogni.
Il metodo MRPI e II. La verifica di capacità (Capacity Requirements Planning). Criteri di lottizzazione dei fabbisogni. Stima capacità Available to Promise. Limiti e vincoli del sistema MRP.

Programmazione operativa
I piani operativi di produzione ed il Final Assembly Schedule. Criteri operativi e tecniche euristiche per lo scheduling delle risorse e l’assegnazione delle priorità. Sequencing di linee di produzione multimodel e mixed model. Il controllo avanzamento della produzione.

Sistemi di produzione pull
Il sistema Kanban, il livellamento della produazione ed il sequencing di linee mixed model. Il sistema CONWIP. Confronto prestazionale tra sistemi push e pull.

Richiami di gestione delle scorte
Funzione e criteri di classificazione delle scorte. I costi rilevanti nella gestione delle scorte. I materiali a domanda dipendente e indipendente.
La gestione dei materiali a domanda indipendente: lotto economico con consegne istantanee e graduali, lotto economico con sconti quantità, la gestione a livello di riordino e a ciclo di riordino. La gestione degli articoli a forte movimentazione (copertura totale e copertura libera). Criteri per la determinazione della scorta di sicurezza (ricerca dell’ottimo economico e valutazione del livello di servizio). I benefici della centralizzazione delle scorte. La gestione a fabbisogno ,lot by lot e lotto economico dinamico. Decisioni di approvvigionamento sul singolo periodo (newsboy model). L’analisi ABC, le misure di prestazione dei magazzini (indice di rotazione, periodo di copertura, indici di efficienza del servizio).

Dispense distribuite dal docente.
Testi di consultazione suggeriti:
Sianesi, La Gestione del Sistema di Produzione, Rizzoli Etas, 2011.
De Toni, Panizzolo, Villa, Gestione della Produzione, ISEDI, 2013.

Complementi di dinamica applicata alle macchine

•Vibrazioni di sistemi discreti a N gradi di libertà
o Richiami sulle vibrazioni libere e forzate
o Modi propri e frequenze proprie
o Ortogonalità dei modi propri
o Calcolo della risposta a un carico variabile nel tempo tramite il metodo della sovrapposizione modale
•Vibrazioni di sistemi continui
o Vibrazioni assiali, flessionali e torsionali degli alberi
o Vibrazioni trasversali nelle funi
• Soluzione propagativa
• Soluzione stazionaria
o Vibrazioni trasversali nelle membrane
o Vibrazioni flessionali nelle piastre
o Vibrazioni nei gusci cilindrici
o Calcolo di modi e frequenze proprie di vibrazione per le diverse condizioni di vincolo
o Calcolo della risposta a un carico variabile nel tempo con la tecnica modale
•Il Metodo degli Elementi Finiti
o La discretizzazione di un sistema reale
o Le funzioni di forma e modelli di interpolazione
o Deformazioni e caratteristiche di sollecitazione in funzione degli spostamenti nodali
o Applicazione del principio dei lavori virtuali
o Le matrici di massa e rigidezza per il singolo elemento e per l’intero sistema
o Introduzione dei vincoli
o Calcolo di modi e frequenze proprie
•Dinamica dei rotori
o Velocità critiche di rotazione
o Bilanciamento statico e dinamico dei rotori

DI BENEDETTO A., PENNESTRÌ E., INTRODUZIONE ALLA CINEMATICA DEI MECCANISMI, VOLL.1 E 2, CASA EDITRICE AMBROSIANA, MILANO, 1993.
R. GUIDO, S. DELLA VALLE VIBRAZIONI MECCANICHE NELLE MACCHINE, LIGUORI
SCOTTO LAVINA G., APPLICAZIONI DI MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE, ED. SIDEREA, ROMA, 1975.

TESTI CONSIGLIATI DI APPROFONDIMENTO
G. GENTA VIBRAZIONI DELLE STRUTTURE E DELLE MACCHINE LEVROTTO&BELLA

Il ciclo di vita di un sistema termomeccanico e le fasi componenti del progetto: analisi di fattibilità; progetto esecutivo.
Metodi convenzionali e ricerca delle soluzioni ottimali, formulazione del problema di progettazione ottimizzata: introduzione; variabili di progetto e gradi di libertà; funzioni di costo; vincoli di progetto; esempi di formulazione di progetto ottimizzato.
Il processo di progettazione di impianti termomeccanici: criteri di selezione di apparecchiature e macchine a fluido; rappresentazione dei dati disponibili mediante metodi di approssimazione; valutazioni economiche e stima iniziale dei costi.
Ottimizzazione di processi per la produzione di potenza elettrica, termica e frigorifera.
Apparecchiature di scambio termico: generalità e tipologie, approcci per la progettazione.
Generatori di vapore: generalità e tipologie; combustibili; combustione; trasmissione del calore; rendimento di un generatore di vapore, criteri di progettazione termica.
Esempi di dimensionamento di macchine e apparecchiature costituenti gli impianti termomeccanici.

CIRILLO F., Progetto di sistemi meccanici, Mc Graw-Hill.
ARORA J. S., Introduction To Optimum Design, Mc Graw-Hill.
BOEHM R. F., Design Analysis of Thermal Systems, John Wiley&son
STOECKER W. F., Design of Thermal Systems, Mc Graw-Hill International.
ANNARATONE D., Calcolo termico di generatori di vapore, Tamburini Editore.