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ADVANCED FLUID MACHINERY AND ENERGY SYSTEMS
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: Il corso intende fornire agli studenti le conoscenze necessarie alla progettazione e alla verifica di macchine a fluido e sistemi energetici di diversa tipologia, integrando le conoscenze di base tipicamente conseguite nel triennio di ingegneria industriale (scambiatori di calore fuori progetto, macchine volumetriche motrici e operatrici, turbine a gas con raffreddamento delle pale e microturbine a gas, impianti combinati a più livelli di pressione, celle a combustibile).
RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI: Al termine del corso ci si aspetta che lo studente abbia le seguenti conoscenze: - conoscenza del funzionamento dettagliato di scambiatori di calore, turbine a gas con raffreddamento delle pale e microturbine a gas, impianti combinati a più livelli di pressione, celle a combustibile, sistemi di fuel processing per la produzione di syngas ad elevato contenuto di idrogeno; - conoscenza della configurazione, dei principi di funzionamento e dei criteri di scelta delle principali tipologie di macchine volumetriche motrici e operatrici. Al termine del corso ci si aspetta che lo studente abbia le seguenti abilità: - capacità di progettare impianti motori termici e macchine volumetriche di media e alta complessità; - capacità di verificare macchine volumetriche, turbine a gas, impianti combinati a più livelli di pressione impianti motori termici, motori idraulici e frigoriferi in diverse condizioni operative; - capacità di scegliere una macchina volumetrica in funzione del campo di applicazione; - capacità di effettuare il dimensionamento di pompe e compressori volumetrici e di motori a combustione interna; - capacità di effettuare il dimensionamento di sistemi di fuel processing per la produzione di syngas ad elevato contenuto di idrogeno e di cella a combustibile di diverse tipologie; - capacità di operare (regolazione della potenza, controllo dei parametri operativi, monitoraggio delle prestazioni) in modo corretto macchine volumetriche, turbine a gas con raffreddamento delle pale e microturbine a gas, impianti combinati a più livelli di pressione, celle a combustibile. Al termine del corso ci si aspetta che lo studente abbia le capacità comunicative per descrivere, in forma scritta e orale, il dimensionamento, le scelte progettuali, le verifiche, l’operatività e il monitoraggio negli ambiti di scambiatori di calore, turbine a gas con raffreddamento delle pale e microturbine a gas, impianti combinati a più livelli di pressione, celle a combustibile, sistemi di fuel processing per la produzione di syngas ad elevato contenuto di idrogeno
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UBERTINI Stefano
( programma)
Macchine volumetriche: Cinematismi, Espansori volumetrici. Compressori volumetrici. Pompe volumetriche. Complementi di macchine dinamiche: compressore centrifugo, compressore assiale. Motori a combustione interna: classificazione, campi di impiego, parametri caratteristici, prestazioni, regolazione della potenza, alimentazione e processi di combustione. Complementi di turbine a gas: compressore, turbina, materiali, tecniche di refrigerazione, combustore, emissioni inquinanti, influenza delle condizioni esterne sul funzionamento, regolazione della potenza e avviamento,transitori e funzionamento fuori progetto, minimo tecnico. Complementi di impianti combinati: configurazioni di impianto, caldaia a recupero a più livelli di pressione, post-combustione, regolazione della potenza, controllo emissioni inquinanti. Cicli a gas avanzati (combustione esterna, iniezione di vapore d’acqua, ad aria umida, a recupero chimico). Impianti IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle). Microturbine a gas. Funzionamento fuori progetto degli scambiatori di calore. Celle a combustibile e tecnologie a idrogeno: funzionamento elettrochimico, bilancio energetico e prestazioni, componenti (elettrodi, elettrolita), tecnologie costruttive, tipologie di celle a combustibile (PEM, PAFC, AFC, MCFC, SOFC), sistemi energetici basati su celle a combustibile.
( testi)
Per la parte di Motori a combustione interna: 1. Ferrari, G., Motori a Combustione Interna, Ed. il capitello 2. J.B Heywood:'' Internal combustion engine fundamentals '',Mc Graw Hill, NY Per la parte di macchine volumetriche: 1. Caputo C., Le machine volumetriche, Casa Editrice Ambrosiana. Per la parte di turbine a gas: 1. G. Lozza: Turbine a Gas e Cicli Combinati, Pitagora Ed. Per la parte di celle a combustibile: DOE, Fuel Cell Handbook, 7th edition (https://www.netl.doe.gov/File%20Library/research/coal/energy%20systems/fuel%20cells/FCHandbook7.pdf) Per diverse parti del corso: Vincenzo Dossena et al., Macchine a Fluido, CittàStudi
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ING-IND/08
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Attività formative caratterizzanti
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SENSORS AND DATA ACQUISITION SYSTEMS
(obiettivi)
Obiettivi formativi: L’obiettivo fondamentale del corso di Sensori e Sistemi di Acquisizione Dati è quello di fornire allo studente conoscenza dei metodi e degli strumenti di analisi e acquisizione di segnali elettrici di piccola ampiezza con particolare attenzione ai sistemi hardware e software per l’acquisizione e la gestione dati appartenenti alla piattaforma commerciale Labview. Inoltre verrà fornita allo studente una conoscenza relativa ai sensori inerziali.
Risultati di apprendimento attesi: Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscere il funzionamento delle schede di acquisizione dati, conoscere il software di acquisizione ed analisi dati Labview, conoscere il funzionamento dei sensori inerziali, conoscere la cinematica dei corpi rigidi essenziale per comprendere gli algoritmi di utilizzo dei sensori inerziali. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Avere una comprensione dell’approccio scientifico corretto nel campo delle misure. Avere le capacità di sviluppare programmi in linguaggio Labview volti alla acquisizione ed alla elaborazione di segnali elettrici. Avere la capacità di svolgere in modo autonomo una taratura di strumenti quali termistori, misuratori di distanza, accelerometri e giroscopi. Autonomia di giudizio: Essere in grado di interpretare i risultati sperimentali. Sapere scegliere in modo autonomo il migliore strumento da utilizzare nelle misure legate all’analisi del movimento. Sapere implementare in modo autonomo software di analisi dati. Abilità comunicative: Avere la capacità di redigere un report legato alla sperimentazione. Sapere leggere un certificato/rapporto di taratura e un datasheet. Saper interpretare un programma scritto in Labview. Capacità di apprendimento: Capacità di saper utilizzare il rigore metodologico appreso anche a campagne di misura differenti da quelle studiate durante il corso. Capacità di applicare il software Labview a setup di misura differenti da quelli presentati durante il corso.
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ROSSI Stefano
( programma)
Programma dettagliato: Gli argomenti trattati nel corso e le esperienze di laboratorio sono di seguito riportati: Lezioni teoriche frontali: 1. Misure di spostamento velocità e accelerazione tramite sensori inerziali e sistemi optoelettronici; 2. Nozioni base di cinematica dei corpi rigidi: matrici di rotazione, rototraslazione, angoli di eulero; 3. Conversione Analogico Digitale; 4. Sistemi di acquisizione dati; 5. Filtri digitali; 6. Software per l’acquisizione dati Labview: Introduzione all’ambiente Labview, Diagramma a blocchi, Componenti di una VI, Implementazione di cicli while, for, Array e cluster, Programmazione a stati, Gestione degli errori, Programmazione DAQ utilizzando l’hardware NI myDAQ;
Esercitazioni pratiche di laboratorio: 1. Realizzazione di un circuito per la misura di temperatura con software di acquisizione ed analisi dati; 2. Analisi di segnali digitali tramite accensione di led; 3. Taratura di un misuratore di distanza; 4. Implementazione di filtri digitali per l’analisi di un segnale acustico; 5. Realizzazione di un banco di taratura di un servomotore da modellismo; 6. Realizzazione di un sistema inerziale utilizzando accelerometri e giroscopi;
( testi)
E. O. DOEBELIN Strumenti e metodi di misura", Mac Graw Hill (libro integrativo) Documentazione integrativa redatta dal docente e scaricabile da MOODLE Manuale Labview messo a disposizione dalla National Instruments e scaricabile da MOODLE
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ING-IND/12
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Attività formative caratterizzanti
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ADVANCED AUTOMATION AND CONTROL
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Mele Adriano
( programma)
Introduzione all'automazione industriale Cos'è un sistema di automazione industriale Sensori e attuatori di uso comune Dispositivi di controllo industriali Reti informatiche nell'automazione industriale Sistemi di controllo distribuito, modello CIM Sistemi SCADA
Controllori a Logica Programmabile (PLC) Introduzione, caratteristiche hardware e software Linguaggi di programmazione Testuali: IL, ST Grafici: LD, FBD, SFC Esercitazioni di laboratorio in Codesys + ScadaBR + FactoryIO
Regolatori industriali standard Elementi di controlli automatici Introduzione a Matlab/Simulink Regolatori PID Implementazione digitale dei PID Altri problemi implementativi Wind-up integrale Limitazione dell'azione derivativa Commutazione smooth modalità manuale/automatica Procedure di auto-taratura per PID Formule di inversione Metodi di Ziegler-Nichols Metodo della funzione descrittiva Taratura con Extremum Seeking Esercitazioni di laboratorio ed esempi in Matlab/Simulink
Seminari aggiuntivi su tecniche di controllo avanzate (ancora da definire)
( testi)
C. Bonivento, L. Gentili, A. Paoli , "Sistemi di automazione industriale - Architetture e controllo", McGraw-Hill P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, " Fondamenti di controlli automatici" (4 ed.), McGraw-Hill P. Chiacchio, F. Basile , "Tecnologie informatiche per l’automazione", McGraw-Hill (solo print-on-demand)
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ING-INF/04
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Attività formative affini ed integrative
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