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80300118 -
FISICA DELL'ENERGIA NUCLEARE
(obiettivi)
Fornire agli studenti di Ingegneria Energetica le basi conoscitive per comprendere e partecipare alle attività per l'utilizzazione a fini energetici della energia nucleare nelle applicazioni pacifiche mediante i processi di fissione e di fusione.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Lo studente deve essere in grado di comprendere in modo approfondito testi scientifici e tecnici rilevanti per il proprio settore e utilizzarne i contenuti per sviluppare idee originali; progettare, formalizzare e implementare (attraverso opportuni linguaggi di programmazione) metodi dedicati ed efficienti per la soluzione di problemi complessi relativi a sistemi energetici basati sull'uso dell'energia nucleare; progettare e condurre esperimenti per la valutazione delle soluzioni progettuali di sistemi e/o metodi ad essi applicati; valutare lo stato delle proprie conoscenze e acquisire in modo continuo le conoscenze necessarie ad aggiornarlo.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Lo studente deve acquisire conoscenze specialistiche ed avanzate, in grado di consentirgli di lavorare su progetti di ricerca applicata, nel settore dell'energia nucleare da fusione e da fissione. In particolare, le conoscenze che sono acquisite nel percorso formativo riguardano le basi della fisica nucleare e i principi che sono alla base dell'utilizzo dell'energia nucleare per la produzione di energia elettrica.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Lo studente deve essere in grado di integrare le informazioni a disposizione con ipotesi ragionevoli sui limiti di validità dei fenomeni fisici caratterizzanti il funzionamento dei reattori a fissione e fusione e sul dominio di variazione dei parametri rilevanti al funzionamento di tali sistemi.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Lo studente deve essere in grado di affrontare problemi inseriti in contesti più ampi (rispetto a quelli considerati a lezione) e interdisciplinari facendo gli opportuni collegamenti con quanto appreso nel corso.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Lo studente deve essere in grado di elaborare idee originali inserite all'interno di attività di ricerca nell'ambito dell'energia da fissione e fusione.
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M-6458 -
FISICA DELL'ENERGIA NUCLEARE 2
(obiettivi)
Fornire agli studenti di Ingegneria Energetica le basi conoscitive per comprendere e partecipare alle attività per l'utilizzazione a fini energetici della energia nucleare nelle applicazioni pacifiche mediante i processi di fissione e di fusione.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Lo studente deve essere in grado di comprendere in modo approfondito testi scientifici e tecnici rilevanti per il proprio settore e utilizzarne i contenuti per sviluppare idee originali; progettare, formalizzare e implementare (attraverso opportuni linguaggi di programmazione) metodi dedicati ed efficienti per la soluzione di problemi complessi relativi a sistemi energetici basati sull'uso dell'energia nucleare; progettare e condurre esperimenti per la valutazione delle soluzioni progettuali di sistemi e/o metodi ad essi applicati; valutare lo stato delle proprie conoscenze e acquisire in modo continuo le conoscenze necessarie ad aggiornarlo.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Lo studente deve acquisire conoscenze specialistiche ed avanzate, in grado di consentirgli di lavorare su progetti di ricerca applicata, nel settore dell'energia nucleare da fusione e da fissione. In particolare, le conoscenze che sono acquisite nel percorso formativo riguardano le basi della fisica nucleare e i principi che sono alla base dell'utilizzo dell'energia nucleare per la produzione di energia elettrica.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Lo studente deve essere in grado di integrare le informazioni a disposizione con ipotesi ragionevoli sui limiti di validità dei fenomeni fisici caratterizzanti il funzionamento dei reattori a fissione e fusione e sul dominio di variazione dei parametri rilevanti al funzionamento di tali sistemi.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Lo studente deve essere in grado di affrontare problemi inseriti in contesti più ampi (rispetto a quelli considerati a lezione) e interdisciplinari facendo gli opportuni collegamenti con quanto appreso nel corso.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Lo studente deve essere in grado di elaborare idee originali inserite all'interno di attività di ricerca nell'ambito dell'energia da fissione e fusione.
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ROMANELLI FRANCESCO
( programma)
Introduzione. Dimensioni dell’atomo e del nucleo, spettrometro di massa, isotopi, neutrone. Sezione d'urto. Richiami di meccanica statistica. Le evidenze sperimentali della meccanica quantistica. Corpo nero, spettri di assorbimento ed emissione, l’atomo di Bohr, l’effetto fotoelettrico, i fotoni, effetto Compton, diffrazione degli elettroni, relazione massa energia, cenni di meccanica relativistica, dualità onda-particella, proprietà ondulatorie della materia, relazione di De Broglie. Le basi teoriche della meccanica quantistica. L’equazione di Schrödinger dipendente da tempo. Significato fisico della funzione d’onda. Equazione di Schrödinger indipendente dal tempo. Stati stazionari. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Soluzione dell’equazione di Schrödinger indipendente dal tempo in alcuni casi rilevanti: particella libera, buca di potenziale, barriera di potenziale (effetto tunnel). I fenomeni nucleari e la loro interpretazione. Difetto di massa, energia di legame, modelli nucleari, energia di reazione, urti elastici, energia di legame per nucleone, fissione e fusione. Radioattività naturale e trasmutazioni, decadimenti radioattivi e vita media, famiglie radioattive, equilibrio secolare, esempi di reazioni nucleari da alfa, beta, gamma, neutroni, attivazione indotta da neutroni, attività, dose ed altre unità radiometriche. Calore da decadimento nucleare, danni da radiazione. Interazioni tra neutroni e materia, rallentamento dei neutroni, sezioni d’urto neutroniche, cammino libero medio, flusso, fluenza, ed altre grandezze. Equazioni di trasporto (Boltzmann). Fissione nucleare. Reazioni di fissione, catene di reazioni, tempi, criticità, neutroni pronti e ritardati, reattori a fissione, materiali fissili e fertili, principi di funzionamento, arricchimento, uranio impoverito, moderatore e refrigerante, avvelenamento, schermo biologico, riflettore, modelli di reattori, BWR, PWR, CANDU, reattori in funzione e in costruzione, scorie, sicurezze. Fusione nucleare. Reazioni di fusione, reattori a fusione, ciclo deuterio-trizio, confinamento magnetico, principi ed esempi, JET, ITER, cenno alla Road Map. Cenno al confinamento inerziale. Classificazione dei plasmi, lunghezza di Debye, collisioni tra particelle cariche, fenomeni di rallentamento collisionale, resitivita' dei plasmi termonucleari. Schema del reattore a fusione, bilancio di potenza, criterio di Lawson, temperatura ideale di ignizione, determinazione del punto di lavoro del reattore a fusione. Moto di particelle cariche in campi elettrici e magnetici debolmente disomogenei, moti di deriva, confinamento in equilibri toroidali, trasformata rotazionale, configurazioni magnetiche assialsimmetriche e non assialsimmetriche (tokamak e stellarator). Richiami di elettromagnetismo, campi magnetici statici, equilibrio di una configurazione toroidale assialsimmetrica, campo verticale, equazione di Grad-Shafranov. Induzione della corrente di plasma, trasformatore, bilancio del flusso magnetico, dimensionamento di un reattore tokamak. Smaltimento del calore e delle ceneri. Modelli per la dinamica del plasma nello scrape-off layer. L'interazione plasma-parete. Il divertore. Blanket per produzione di trizio e per schermatura dei neutroni, metodi numerici per la soluzione dell’equazione del trasporto, metodo Monte Carlo, calcolo di attivazione, trasmutazione, calore di decadimento e danno da radiazione nei componenti dei reattori a fusione.
 Materiale distribuito a lezione. Appunti tratti dalle lezioni.
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6
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FIS/07
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Attività formative affini ed integrative
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ITA |
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8039916 -
IMPIANTI DI POTENZA E COGENERAZIONE
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: Il corso si propone di fornire una panoramica sui sistemi di conversione dell'energia per la produzione di energia elettrica e energia termica utile (cogenerazione). Vengono introdotte le metodologie di analisi degli impianti di conversione dell'energia: analisi di primo e secondo principio dei cicli di conversione, sviluppo della metodologia di analisi dei cicli di conversione basata sui fattori termodinamici (fattore Carnot, fattore Clausius, fattore di molteplicità delle sorgenti), analisi in design e off-design di componenti e sistemi finalizzata al monitoraggio e alla diagnostica dei componenti e dei sistemi. Vengono poi introdotte metodologie di analisi tecnico-economica: rendimento globale, costi fissi e costi variabili in una centrale termoelettrica, costo dell'elettricità e dell'energia termica prodotte e vengono affrontate le tematiche relative alle emissioni ed inquinanti prodotti da centrali termoelettriche alimentate a combustibili fossili. Si passa poi allo studio degli impianti di potenza e degli impianti di cogenerazione alimentati da combustibili fossili in design e in off-design. Infine viene analizzata la normativa vigente in ambito cogenerazione e vengono forniti e discussi i dati nazionali in detto ambito. CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: conoscenza e comprensione delle metodologie di analisi termodinamica dei cicli di conversione dell'energia per impianti di potenza e di cogenerazione e dei criteri per l'ottimizzazione delle loro prestazioni energetiche e per la valutazione delle prestazioni tecnico-economico-ambientale; conoscenza e comprensione del funzionamento in design e in off-design di componenti, impianti di potenza e cogenerativi.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: "progettazione" dei processi termodinamici per impianti di potenza e ecogenerativi e valutazione delle loro prestazioni in design e in off-design
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: capacità di integrare le conoscenze acquisite al fine di saper valutare comparativamente diverse soluzioni impiantistiche in termini energetici, economici ed ambientali
ABILITÀ COMUNICATIVE: dimostrare di saper comunicare, a interlocutori specialistici e non, in modo chiaro e non ambiguo le proprie conoscenze nel settore degli impianti di potenza e della cogenerazione
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: a partire dalle conoscenza acquisite sugli impianti di potenza e cogenerazione, saper continuare a studiare in modo autonomo
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GAMBINI MARCO
( programma)
Metodologie di analisi degli impianti di potenza: generalità sulle analisi di primo e secondo principio; analisi dei cicli di conversione dell'energia; rendimento globale e consumo specifico; combustibili; parametri caratteristici della fase di combustione; aspetti ambientali: cenni sulle emissioni termiche e gassose; gli inquinanti atmosferici regolamentati; aspetti economici: costo dell'elettricità prodotta e costo di gestione della potenza installata
Principi di base della cogenerazione: fondamenti termodinamici e considerazioni applicative preliminari; rendimenti e parametrici caratteristici; panoramica nazionale sulla cogenerazione
Complementi di analisi dei componenti: elementi di scambio termico e scambiatori di calore; generatori di vapore a combustibile; generatori di vapore a recupero; condensatori e rigeneratori
Diagnostica e monitoraggio: principi di diagnostica e monitoraggio; metodologie di valutazione dell'off-design delle turbomacchine; metodologie di valutazione dell'off-design delle apparecchiature di scambio termico
Impianti di potenza per la cogenerazione Impianti con turbine a vapore: complementi di analisi termodinamica; limiti funzionali e tecnologici degli IV; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; diagnostica e monitoraggio delle prestazioni; emissioni inquinanti e relativo trattamento Impianti con turbine a gas: complementi di analisi termodinamica; limiti funzionali e tecnologici delle TG; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; diagnostica e monitoraggio delle prestazioni; emissioni inquinanti e relativo trattamento Impianti combinati gas-vapore: complementi di analisi termodinamica; schema impiantistico di base e considerazioni generali ; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; diagnostica e monitoraggio delle prestazioni; emissioni inquinanti e relativo trattamento MCI per applicazioni stazionarie: classificazione e parametri caratteristici; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; la valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; emissioni inquinanti e relativo trattamento
Scelta e dimensionamento degli impianti di cogenerazione: la cogenerazione ad alto rendimento (CAR); caratterizzazione degli impianti di potenza in ambito CAR; metodologie per la scelta ed il dimensionamento degli impianti; esempi applicativi
 M. Gambini, M. Vellini - Impianti di Potenza e Cogenerazione - Texmat Materiale fornito dai docenti
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VELLINI MICHELA
( programma)
Metodologie di analisi degli impianti di potenza: generalità sulle analisi di primo e secondo principio; analisi dei cicli di conversione dell'energia; rendimento globale e consumo specifico; combustibili; parametri caratteristici della fase di combustione; aspetti ambientali: cenni sulle emissioni termiche e gassose; gli inquinanti atmosferici regolamentati; aspetti economici: costo dell'elettricità prodotta e costo di gestione della potenza installata
Principi di base della cogenerazione: fondamenti termodinamici e considerazioni applicative preliminari; rendimenti e parametrici caratteristici; panoramica nazionale sulla cogenerazione
Complementi di analisi dei componenti: elementi di scambio termico e scambiatori di calore; generatori di vapore a combustibile; generatori di vapore a recupero; condensatori e rigeneratori
Diagnostica e monitoraggio: principi di diagnostica e monitoraggio; metodologie di valutazione dell'off-design delle turbomacchine; metodologie di valutazione dell'off-design delle apparecchiature di scambio termico
Impianti di potenza per la cogenerazione Impianti con turbine a vapore: complementi di analisi termodinamica; limiti funzionali e tecnologici degli IV; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; diagnostica e monitoraggio delle prestazioni; emissioni inquinanti e relativo trattamento Impianti con turbine a gas: complementi di analisi termodinamica; limiti funzionali e tecnologici delle TG; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; diagnostica e monitoraggio delle prestazioni; emissioni inquinanti e relativo trattamento Impianti combinati gas-vapore: complementi di analisi termodinamica; schema impiantistico di base e considerazioni generali ; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; diagnostica e monitoraggio delle prestazioni; emissioni inquinanti e relativo trattamento MCI per applicazioni stazionarie: classificazione e parametri caratteristici; soluzioni impiantistiche e prestazioni globali; valutazione delle prestazioni a carico nominale; la regolazione della potenza; la valutazione delle prestazioni a carico parziale; influenza delle condizioni operative sulle prestazioni; soluzioni impiantistiche per la cogenerazione; emissioni inquinanti e relativo trattamento
Scelta e dimensionamento degli impianti di cogenerazione: la cogenerazione ad alto rendimento (CAR); caratterizzazione degli impianti di potenza in ambito CAR; metodologie per la scelta ed il dimensionamento degli impianti; esempi applicativi
 M. Gambini, M. Vellini - Impianti di Potenza e Cogenerazione - Texmat Materiale fornito dai docenti
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ING-IND/09
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90
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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8039915 -
SISTEMI ELETTRICI ED ELETTRONICI PER L'INDUSTRIA, LA GENERAZIONE DISTRIBUITA E LE SMART GRID
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: Il corso di Elettronica di Potenza si propone di fornire una conoscenza di base dei semiconduttori di potenza, funzionanti in regime di commutazione, e dei principali circuiti elettronici impiegati per la conversione statica dell’'energia elettrica. Lo studente acquisirà capacità di analisi e di dimensionamento di massima dei convertitori elettronici, caratterizzati da un elevato rendimento, in corrente continua e in corrente alternata.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Lo studente verrà gradualmente guidato alla conoscenza delle caratteristiche funzionali e del comportamento dei principali convertitori statici di potenza impiegati, in particolare, nelle applicazioni industriali e nei sistemi di generazione distribuita basati su fonti rinnovabili. Al fine di migliorare la comprensione degli argomenti viene illustrato, all’'interno dell'ambiente Matlab-Simulink, l'utilizzo dei pacchetti specifici per la simulazione di convertitori elettronici di potenza.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Le conoscenze acquisite durante il corso consentono allo studente di selezionare la tipologia e la taglia dei convertitori statici di potenza più adeguate per i sistemi energetici per i quali è richiesto il dimensionamento o il progetto di massima. Vari esempi applicativi, rivolti specialmente agli impianti di produzione da fonti rinnovabili, ai gruppi statici di continuità e alla mobilità elettrica permetteranno allo studente di migliorare la sua capacità di applicare le conoscenze acquisite.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Lo studente sarà in grado di raccogliere ed elaborare informazioni tecniche specialistiche sui convertitori di potenza e verificare la loro validità.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Lo studente sarà in grado di interloquire con specialisti dell'elettronica di potenza al fine di richiedere le informazioni tecniche necessarie allo sviluppo di un attività progettuale.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Le competenze acquisite durante il corso consentiranno allo studente di intraprendere studi successivi o candidarsi a ruoli tecnici in aziende del settore con un alto grado di autonomia
OBIETTIVI FORMATIVI: Il corso di Azionamenti Elettrici e Reti di Distribuzione si propone di fornire una conoscenza di base delle macchine elettriche in corrente continua e in corrente alternata, degli azionamenti elettrici e degli impianti di trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica. Per fornire allo studente una preparazione più solida e duratura, nel corso si farà riferimento anche alle reti elettriche di prossima generazione (Microgrids e Smart Grids).
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Lo studente verrà gradualmente guidato alla conoscenza delle caratteristiche funzionali e del comportamento delle principali macchine ed azionamenti elettrici in corrente continua e in corrente alternata, nonché il loro impiego nelle applicazioni industriali. Si mostrerà altresì la caratterizzazione e gestione dei sistemi elettrici di trasmissione e distribuzione tradizionali. Al fine di migliorare la comprensione degli argomenti viene illustrato, all’'interno dell'ambiente Matlab-Simulink, l'utilizzo dei pacchetti specifici per la simulazione di azionamenti elettrici e delle reti di distribuzione.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Le conoscenze acquisite durante il corso consentono allo studente di selezionare la tipologia e la taglia degli azionamenti più adeguate per i sistemi energetici per i quali è richiesto un dimensionamento o un progetto di massima. Vari esempi applicativi, rivolti specialmente al controllo di velocità e di posizione con azionamenti in corrente continua e in alternata permetteranno allo studente di migliorare la sua capacità di applicare le conoscenze acquisite.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Lo studente sarà in grado di raccogliere ed elaborare informazioni tecniche specialistiche sugli azionamenti elettrici e i componenti impiegati nelle reti di distribuzione e verificare la loro validità.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Lo studente sarà in grado di interloquire con specialisti del settore al fine di richiedere le informazioni tecniche necessarie allo sviluppo di un attività progettuale.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Le competenze acquisite durante il corso consentiranno allo studente di intraprendere studi successivi o candidarsi a ruoli tecnici in aziende del settore con un alto grado di autonomia
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M-5936 -
AZIONAMENTI ELETTRICI E RETI DI DISTRIBUZIONE
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: Il corso di Azionamenti Elettrici e Reti di Distribuzione si propone di fornire una conoscenza di base delle macchine elettriche in corrente continua e in corrente alternata, degli azionamenti elettrici e degli impianti di trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica. Per fornire allo studente una preparazione più solida e duratura, nel corso si farà riferimento anche alle reti elettriche di prossima generazione (Microgrids e Smart Grids).
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Lo studente verrà gradualmente guidato alla conoscenza delle caratteristiche funzionali e del comportamento delle principali macchine ed azionamenti elettrici in corrente continua e in corrente alternata, nonché il loro impiego nelle applicazioni industriali. Si mostrerà altresì la caratterizzazione e gestione dei sistemi elettrici di trasmissione e distribuzione tradizionali. Al fine di migliorare la comprensione degli argomenti viene illustrato, all’'interno dell'ambiente Matlab-Simulink, l'utilizzo dei pacchetti specifici per la simulazione di azionamenti elettrici e delle reti di distribuzione.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Le conoscenze acquisite durante il corso consentono allo studente di selezionare la tipologia e la taglia degli azionamenti più adeguate per i sistemi energetici per i quali è richiesto un dimensionamento o un progetto di massima. Vari esempi applicativi, rivolti specialmente al controllo di velocità e di posizione con azionamenti in corrente continua e in alternata permetteranno allo studente di migliorare la sua capacità di applicare le conoscenze acquisite.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Lo studente sarà in grado di raccogliere ed elaborare informazioni tecniche specialistiche sugli azionamenti elettrici e i componenti impiegati nelle reti di distribuzione e verificare la loro validità.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Lo studente sarà in grado di interloquire con specialisti del settore al fine di richiedere le informazioni tecniche necessarie allo sviluppo di un attività progettuale.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Le competenze acquisite durante il corso consentiranno allo studente di intraprendere studi successivi o candidarsi a ruoli tecnici in aziende del settore con un alto grado di autonomia
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BIFARETTI STEFANO
( programma)
RICHIAMI DI BASE
Il campo elettromagnetico e le leggi dell'elettromagnetismo. Ipotesi di costanti concentrate. I circuiti elettrici: equazioni costitutive e limiti di validità. I circuiti magnetici: la corrente di induzione e la tensione indotta. L'induttore ideale. Energia immagazzinata nei dispositivi magnetici. Flussi dispersi e traferri. Non linearità e saturazione. Esempio di calcolo di circuiti magnetici: problemi diretti e inversi, lineari e non lineari. Ciclo di isteresi e correnti parassite. Perdite nel ferro. L'induttore reale (caso lineare e non lineare).
MACCHINE E AZIONAMENTI ELETTRICI
Trasformatori Modello ideale. Schema equivalente del nucleo. Schema equivalente completo del trasformatore. Accorgimenti costruttivi. Diagramma vettoriale. Prove a vuoto e in corto circuito. Trasformatore trifase. Effetti non lineari nel trasformatore. Risposta in frequenza. Magneti permanenti ed elettromagneti.
Motori in corrente continua Struttura. Principio di funzionamento. Reazione di armatura. Struttura dello statore: macchine a due poli e a più poli. Forme d'onda indotte negli avvolgimenti di armatura. Struttura del collettore. Disposizione degli avvolgimenti di armatura e disposizione delle spazzole. Coppie polari. Limiti strutturali. Funzionamento da dinamo. Modello dinamico. Caratteristiche statiche. Motore a magneti permanenti.
Azionamenti con motore in corrente continua Generalità sugli Azionamenti Elettrici. Azionamenti con motore ad eccitazione indipendente. Variazione della tensione di armatura. Comando in coppia. Variazione della tensione di eccitazione. Controllo della velocità. Azionamenti con motore a magneti permanenti. Azionamenti di velocità e di posizione.
Motori in corrente alternata trifase. Motore Asincrono. Struttura. Principio di funzionamento. Modello dinamico. Caratteristiche statiche. Circuito equivalente. Modalità di controllo. Motore Sincrono. Struttura. Principio di funzionamento. Modello dinamico. Caratteristiche statiche. Circuito equivalente. Funzionamento da generatore.
TRASMISSIONE E DISTRIBUZIONE DELL’ENERGIA ELETTRICA Introduzione Linee di trasmissione in corrente continua e in corrente alternata. Modelli delle linee. Struttura della rete di distribuzione: protezioni, cabine di trasformazione primarie e secondarie. Elementi di affidabilità e resilienza della rete. Regolazione di tensione. Regolazione di frequenza. Rifasamento. Gestione della rete elettrica locale e nazionale. Reti elettriche di prossima generazione (Microgrids, Smart Grids) ESEMPI APPLICATIVI
Simulazione degli azionamenti e degli impianti elettrici con l'ausilio del software Matlab/Simulink/Simpowersystem.
 A. Bellini, Elettronica Industriale 1 Parte Prima – Introduzione agli azionamenti elettrici e azionamenti con motore in corrente continua, ARACNE
A. Bellini, Elettronica Industriale 2 - Azionamenti con motore in corrente alternata, ARACNE
G. Conte, Impianti Elettrici 2, Hoepli.
Dispense a cura del docente
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ING-IND/32
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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8039911 -
IMPIANTI CHIMICI PER L'ENERGIA
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: Il corso ha lo scopo di fornire agli studenti un bagaglio culturale di base dell'impiantistica chimica associata agli impianti energetici. Si ritiene che la conoscenza di processi quali ad esempio la separazione degli inquinanti e della anidride carbonica dagli effluenti gassosi, la produzione di energia da biomasse, e la reattoristica chimica sia cruciale affinché gli ingegneri abbiano una visione di insieme degli impianti di produzione dell'energia. Il corso è focalizzato sullo studio delle strategie di dimensionamento di alcune unità fondamentali quali la distillazione, l'assorbimento, adsorbimento, i processi a membrana e i reattori chimici, fornendo volta per volta degli esempi pratici applicabili agli impianti energetici.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Il corso si propone di fornire le conoscenze e la comprensione sull'impiantistica chimica dei processi industriali per la produzione di energia.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Al termine del corso, lo studente sarà in grado di: - analizzare uno schema di processo di un impianto chimico; - realizzare una progettazione di massima di una colonna di distillazione e di assorbimento; - analizzare i processi di cattura della CO2; - comprendere i principi di base della reattoristica chimica.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Lo studente sarà stimolato a sviluppare un approccio critico sulla elaborazione e comprensione dei concetti attraverso quesiti sugli argomenti che risultassero poco chiari. Gli studenti saranno sollecitati a partecipare attivamente alle lezioni.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Lo studente dovrà apprendere come esporre gli argomenti in modo chiaro ed efficace. Dovrà organizzare l’esposizione in modo consequenziale a partire dalle conoscenze di base richieste per sviluppare l’argomento in modo esauriente.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Lo studente dovrà sviluppare crescente capacità di apprendere attraverso una metodologia di studio che renda produttiva la frequenza alle lezioni ed esercitazioni, attraverso una partecipazione attiva alle stesse.
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DE FALCO MARCELLO
( programma)
Elementi di Fenomeni di Trasporto -) Trasporto di Materia. •-) Trasporto di Energia I processi di separazione: •-) le colonne di distillazione - analisi degli schemi di processo, particolari costruttivi, metodi di progettazione, controllo di processo. •-) Il processo di assorbimento - analisi degli schemi di processo, solventi utilizzati, stripping, controllo di processo. •-) Il processo di adsorbimento - analisi degli schemi di processo, materiali adsorbenti, la rigenerazione, controllo di processo. •-) Separazione con membrane - tipologia di membrane, permeazione e selettività, applicazioni.
Trasformazione chimica: •-) Reattori Chimici - reattori ideali (PFR, CSTR, BSTR), reattori catalitici, strategie di progettazione e di controllo di processo. •-) Conversione termochimica di biomasse e rifiuti - processi di Gassificazione e di Digestione, impiantistica utilizzata, schemi di processo, applicazioni.
 Dispense e presentazioni del docente
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6
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ING-IND/25
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60
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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8037660 -
TERMOTECNICA 2
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: Il corso si propone di fornire allo studente da un lato i principi di base e i modelli, dall’altro le tecnologie e gli strumenti per la progettazione avanzata degli impianti termotecnici, in particolare per quanto riguarda gli impianti di produzione del freddo (condizionamento, regrigerazione industraile, impianti criogenici).
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Gli studenti dovranno avere compreso le tipologie e il funzionamento dei componenti degli impianti di generazione del freddo, in particolare i compressori, le valvole di espansione, i sistemi di regolazione degli impianti. Da tali conoscenze deriva la capacità di progettare, dimensionare e/o verificare tali componenti e impianti.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Gli studenti dovranno essere in grado di progettare gli impianti termotecnici argomento del corso, ed in particolare di dimensionare i componenti in base alle specifiche di progetto, di effettuare i calcoli relativi, e di verificare anche progetti redatti da altri soggetti. Dovranno essere in grado di affrontare problemi complessi di trasmissione del calore, nelle applicazioni industriali o nella ricerca scientifica, mediante calcolo analitico o mediante programmi numerici redatti da loro stessi o reperiti in letteratura. In particolare le due esercitazioni, svolte in gruppi di ridotto numero di studenti (da 4 a 6), consentono di simulare quella che sarà una tipica attività professionale, all’interno di una società o di un organismo di ricerca.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Gli studenti dovranno assumere la capacità di effettuare calcoli termici sia numerici che analitici per conto loro, di dimensionare componenti ed impianti di produzione del calore o del freddo, di valutare la rispondenza di un progetto alle specifiche, di individuare la migliore scelta tecnica per soddisfare una determinata esigenza, con il giusto compromesso costi/prestazioni. Dovranno anche essere in grado di valutare le implicazioni di tipo ambientale e sociale, oltre che economico, dei manufatti da loro progettati, tenendo anche conto dei cosiddetti “costi ambientali/sociali"
ABILITÀ COMUNICATIVE: Gli studenti dovranno essere in grado di illustrare in modo completo ed esauriente, ma con la dovuta sinteticità, i risultati della propria attività, analogamente a quanto avviene nella attività professionale quando vengono comunicati i risultati ottenuti al committente, anche mediante i mezzi di comunicazione normalmente utilizzati allo scopo (illustrazione dei risultati ottenuti con la relativa discussione, relazione sulle attività svolte, presentazioni Power Point, etc.).
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Gli studenti dovranno essere in grado di leggere e comprendere testi, normativa, schede tecniche e articoli scientifici sia in italiano che in inglese, per l'approfondimento degli aspetti tecnici appresi durante il corso e da utilizzarsi per gli scopi specifici dell'attività professionale. Tenuto conto del livello professionale a cui accedono con la laurea, dovranno essere in grado di integrare le informazioni dimenticate o mancanti con quelle reperibili in letteratura o sulla rete, nell’ottica della “formazione continua”.
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6
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ING-IND/10
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60
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
Gruppo opzionale:
Gruppo Caratterizzante - (visualizza)
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80300116 -
DIAGNOSTICHE PER REATTORI NUCLEARI
(obiettivi)
OBIETTIVI FORMATIVI: Il corso si propone di fornire una panoramica delle principali tecniche diagnostiche per lo studio ed il controllo del plasma termonucleare. In pratica, tutte le più importanti tecniche di misurazione della fisica sono rappresentate in un reattore a fusione. L'ambiente ostile, di questo tipo di reattori, richiede una particolare attenzione ai vari dettagli di implementazione, che vanno dalla compatibilità elettromagnetica alla riduzione del rumore e alla resistenza alle radiazioni nucleari. Inoltre, l'integrazione in una visione olistica del plasma è un obiettivo didattico molto importante.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Gli studenti vengono introdotti a tutte le principali tecniche di misurazione in fisica. Ogni diagnostica può essere considerata un esperimento indipendente e quindi tutti gli aspetti, dai principi fisici di base ai dettagli dell'implementazione, vengono affrontati.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Nel corso vengono presentati gli output di molti sistemi diagnostici, dando agli studenti la capacità di comprendere le proprietà di base dei plasmi termonucleari.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Poiché il corso copre tutti gli aspetti delle principali diagnostiche, dall'hardware all'acquisizione dei dati e ai principali problemi di analisi dei dati, gli studenti sono pronti ad iniziare a lavorare sulla diagnostiche principali per i reattori a fusione. Il corso fornisce delle basi indispensabili per effettuare misure in qualunque tipo di esperimento di fisica.
ABILITÀ COMUNICATIVE: Il progetto che viene richiesto di sviluppare, in piccolo gruppi, ha esplicitamente lo scopo di consentire agli studenti di sviluppare le proprie capacità comunicative, soprattutto in inglese.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Il corso fornisce agli studenti le competenze per l’interpretazione delle misurazioni fisiche ed il background culturale per contribuite, con le misure stesse, all’interpretazione degli esperimenti nel loro complesso.
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GELFUSA MICHELA
( programma)
Richiami alla teoria della misura ed al trattamento degli errori
Obiettivi delle misure nei reattori a fusione termonucleare controllata
Misure e Ricostruzione dei campi elettromagnetici
Richiamo di elettromagnetismo per le misura passive dei campi Introduzione ai laser ed ai fasci di neutri per la misura diretta dei campi elettromagnetici interni al plasma L'integrazione delle misure per l'identificazione ed il controllo della configurazione magnetica Diagnostica delle quantità cinetiche
Introduzione alle tecniche interferometriche e riflettometriche per la misura della densità elettronica Emissione ciclotronica e scattering per la determinazione dei profili di temperatura elettronica Misura dei prodotti di fusione
Richiami delle reazioni di fusione Fisica e tecnologia dei rivelatori di neutroni. Tecniche di misura per le particelle alpha Cenni di fisica atomica per la misura spettroscopica delle impurezze e la diagnostica degli ioni.
Tecniche di post processing dei dati sperimentali.
 Materiale didattico distribuito dal docente
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6
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ING-IND/18
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60
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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80300120 -
TECNOLOGIE E METODOLOGIE PER LA DECARBONIZZAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICI
(obiettivi)
Obiettivo del corso è quello di analizzare le tecniche di decarbonizzazione dei sistemi energetici complessi attraverso la modellazione numerica dei principali componenti di impianto per la produzione di calore, lavoro e altri asset (acqua, idrogeno, etc.). Ad un preambolo relativo all'impatto ambientale delle emissioni inquinanti e più nello specifico delle emissioni di CO2, seguirà una panoramica degli obiettivi e dei milestones che la comunità internazionale ha posto per il raggiungimento della completa decarbonizzazione entro il 2050, e la classificazione degli scopi di emissione (Emission Scope 1, 2 & 3) Guardando al completo Life Cycle Assessment del sistema energetico, nel corso verranno trattati i concetti di riduzione delle emissioni di CO2 a monte (upstream) e a valle (downstream) del processo di conversione, fornendo indicazioni relative al concetto di Circular Economy e all’integrazione di combustibili alternativi, con ridotto impatto ambientale, guardano alla riduzione delle emissioni inquinanti a monte del processo di conversione, e trattando tematiche relative alle tecniche di Carbon Capture & Storage (CCS) e all’impiego delle CO2 attraverso le tecniche di Carbon Capture & Utilization (CCU). In relazione ai diversi Emission Scopes presentati in precedenza, parte del corso tratterà la problematica relativa all’ottimizzazione del design preliminare di sistemi energetici altamente integrati, equipaggiati con sistemi di accumulo e alimentati da fonte rinnovabile, e successivamente alla ottimizzazione delle operazioni durante la vita del sistema energetico per la riduzione della CO2. Per affrontare compiutamente la problematica della decarbonizzazione, l’ultima parte del corso verterà sulle tecniche di ottimizzazione di funzioni multi-obiettivo per la risoluzione di problemi di fattibilità ambientale e tecno-economica, e sulla messa a punto di algoritmi ibridi (evolutivo-stocastici & deterministici) supportati da tecniche di Artificial Intelligence & Machine Learning.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: conoscenza e comprensione delle metodologie di analisi di sistemi energetici complessi e delle problematiche inerenti la decarbonizzazione. Inoltre, si richiede conoscenza e comprensione dei criteri per l'ottimizzazione energetica e ambientale dei suddetti sistemi al fine di valutare le prestazioni tecnico-economico-ambientale; conoscenza e comprensione del funzionamento in design e in off-design di componenti, di impianti per la produzione di lavoro e calore, di sistemi di accumulo e di impianti alimentati da fonte rinnovabile, e dei sistemi di CCS & CCU.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: "progettazione" della strategia di decarbonizzazione di sistemi energetici complessi e altamente integrati, valutazione delle emissioni e prestazioni economiche/energetiche nella fase di design preliminare e durante le operazioni.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: capacità di integrare le conoscenze acquisite al fine di saper valutare comparativamente diverse soluzioni impiantistiche in termini energetici, economici ed ambientali, e definire gli obiettivi per una roadmap orientata al raggiungimento dei target 2050, per la Net-Zero.
ABILITÀ COMUNICATIVE: dimostrare di saper comunicare, a interlocutori specialistici e non, in modo chiaro e non ambiguo le proprie conoscenze nel settore della decarbonizzazione e dei sistemi energetici complessi.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: a partire dalle conoscenze acquisite nel settore della decarbonizzazione e dei sistemi energetici complessi, avendo maturato un pensiero critico per la formalizzazione – in autonomia – di un processo decisionale.
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MAZZONI STEFANO
( programma)
- Definizione e Classificazione delle emissioni inquinanti. Analisi dell’'impatto ambientale delle emissioni inquinanti di CO2 e classificazione degli scopi di emissione (Emission Scope 1, 2 & 3). Analisi degli obiettivi e dei milestones che la comunità internazionale ha posto per il raggiungimento della completa decarbonizzazione entro il 2050, e pianificazione per il loro raggiungimento.
- Tecniche e Metodologie per la riduzione delle emissioni di CO2 e per il raggiungimento degli obiettivi 2050. Concetti di Life Cycle Assessment e di Circular Economy. Trattazione dei fattori di emissione in relazione all’analisi dei sistemi energetici. Disamina delle tecniche e metodologie di riduzione delle emissioni di CO2 a monte (upstream) e a valle (downstream) del processo di conversione. Introduzione di combustibili alternativi, con ridotto impatto ambientale, guardano alla riduzione delle emissioni inquinanti a monte del processo di conversione. Disamina delle tecniche di Carbon Capture & Storage (CCS) e dell’impiego delle CO2 attraverso le tecniche di Carbon Capture & Utilization (CCU).
- Introduzione dei concetti di fattibilità e ottimizzazione tecno-economica ambientale. Analisi dei parametri (costi di investimenti e operativi e ricavi) che hanno maggiore effetto sul costo decarbonizzazione. Disamina dei crediti della CO2, della Carbon Tax e della Blockchain per il trading dei crediti di CO2. Cenni relativi al processo di validazione, certificazione e trade delle emissioni inquinanti, con riferimento ad enti normatori ed enti di certificazioni (Verra, GoldStandard, BSI, Bureau Veritas). Definizione del processo di decarbonizzazione e problematiche di ottimizzazione.
- Tecniche di Modellazione dei componenti di sistemi energetici con approccio black/Grey box zero dimensionale, al fine di simulare il comportamento del sistema energetico e ottimizzarne il design preliminare (Master-Planning) e le condizioni operative (Optimal Dispatch), per ridurre costi ed emissioni di CO2.
- Tecniche di Ottimizzazione numerica supportata dalla messa a punto di algoritmi ibridi (evolutivo-stocastici & deterministici) supportati da tecniche di Artificial Intelligence & Machine Learning.
- Metodologia per la formulazione di un problema di ottimizzazione multi-obiettivo per la risoluzione di problemi di fattibilità tecno-economica ambientale, e valutazione della riduzione delle emissioni CO2, sia upstream sia downstream.
- Casi studio ed esercitazioni per valutare fattori di emissioni, analisi di fattibilità e roadmap verso gli obiettivi 2050.
 Il docente fornirà riferimenti e materiale didattico agli studenti, nel corso dello svolgimento delle lezioni.
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ING-IND/09
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
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80300131 -
PIANIFICAZIONE ENERGETICA
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ING-IND/11
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Attività formative caratterizzanti
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