Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprensione:
Al termine del corso lo studente avrà integrato la sua conoscenza delle discipline dell’idraulica, dell’idrologia e dell’impiantistica idraulica ed avrà una panoramica completa dei presupposti teorici alla base della progettazione dei principali impianti idraulici non trattati in altri insegnamenti. Avrà approfondito lo studio delle differenti tipologie di macchine idrauliche e dei loro impieghi, avrà conoscenza delle principali problematiche connesse alla realizzazione degli impianti idroelettrici sia di grossa che di piccola taglia, con o senza regolazione.
Competenze, capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Alla fine del percorso di studio lo studente avrà sviluppato la capacità di progettare impianti idroelettrici di differente tipo in ogni loro fase: definizione delle opere di adduzione, scelta dello schema, dimensionamento delle condotte forzate, realizzazione di opere d’arte, pezzi speciali ed organi di regolazione, dimensionamento di opere di presa, dissabbiatori, dispositivi per il rilascio del deflusso minimo vitale. Lo studente sarà inoltre in grado di scegliere e dimensionare le macchine idrauliche adeguate alla circostanza e di effettuare una valutazione economica del progetto.
Autonomia di giudizio:
Lo studente arriverà a possedere gli strumenti per riconoscere affrontare e risolvere le principali problematiche connesse alla progettazione ed all’esercizio proprie sia degli impianti idraulici esaminati durante il corso sia di quelli che nella professione futura avrà modo di affrontare e sarà in grado di sostenere scelte decisionali e progettuali.
Capacità comunicative:
Al superamento dell’esame lo studente avrà maturato una sufficiente proprietà di linguaggio, per quanto attiene alla terminologia tecnica specifica dell’insegnamento e sarà in grado di comunicare le proprie conoscenze con mezzi adeguati, mediante l’utilizzo di strumenti di uso comune nel settore, quali tabelle, schemi impiantistici, fogli di calcolo numerici, codici di calcolo personalmente implementati.
Capacità di apprendimento:
Lo studente che abbia frequentato il corso sarà in grado di approfondire le proprie conoscenze in materia di impianti idroelettrici anche di tipo micro- e mini-idroelettrico attraverso la consultazione autonoma di testi specialistici, riviste scientifiche o divulgative, anche al di fuori degli argomenti trattati strettamente a lezione, al fine di affrontare efficacemente l’inserimento nel mondo del lavoro o intraprendere percorsi di formazione successivi.
Prerequisiti
E’ utile aver frequentato il corso di Idraulica. E’ utile aver frequentato il corso di Idrologia. E’ utile avere una conoscenza minima di Excel e di Windows.
Contenuti dell'insegnamento
Modulo didattico 1: Opere di adduzione
Argomenti teorici: schemi fondamentali a gravità e con sollevamento, controllo dei transitori, bacini di accumulazione e vasche di carico, vasche di oscillazione.
Modulo didattico 2: Impianti idroelettrici
Argomenti teorici: schemi fondamentali, impianti con e senza regolazione dei deflussi, condotte forzate negli impianti ad alta caduta, opere d’arte correnti e pezzi speciali nelle condotte, organi di regolazione, di intercettazione e sicurezza, calcoli di dimensionamento.
Modulo didattico 3: Turbine idrauliche
Argomenti teorici: generalità, tipologie e caratteristiche funzionali, equazione fondamentale delle turbine idrauliche, similitudine e numero di giri caratteristico, curve caratteristiche di funzionamento, problemi di esercizio delle macchine.
Esercitazione sui moduli 1-3: dimensionamento di un impianto idroelettrico ad alta caduta. Dimensionamento della galleria di adduzione, calcolo delle oscillazioni di massa e dimensionamento del pozzo piezometrico mediante implementazione di codici di calcolo in ambiente Matlab. Calcolo del colpo d’ariete mediante implementazione di codici di calcolo in ambiente Matlab, dimensionamento idraulico, statico ed economico della condotta forzata, dimensionamento di massima della turbina Pelton adeguata all’installazione.
Modulo didattico 4: Impianti micro e mini idroelettrici
Argomenti teorici: tipologie di impianti idroelettrici di piccola taglia, incentivazione dell’utilizzo delle risorse rinnovabili, normativa di riferimento.
Esercitazione sul modulo 4: studio di fattibilità tecnico economica di un impianto di piccola taglia ad acqua fluente. Determinazione della curva di durata delle portate per il corso d’acqua, dimensionamento dell’opera di presa, calcolo del deflusso minimo vitale e del dispositivo di rilascio dello stesso, dimensionamento di una traversa a soglia derivante, dimensionamento del dissabbiatore e della vasca di carico, scelta della macchina, calcolo di indicatori di valutazione economica statici e dinamici per l’impianto (Rapporto costi benefici, tasso interno di rendimento, valore attuale netto-VAN).
Programma esteso
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Bibliografia
Testi Consigliati:
G. Evangelisti: Impianti Idroelettrici, Patron, Vol. 2. (Disponibile presso la Biblioteca di Ingegneria e Architettura)
C. Datei: La protezione delle gallerie e delle condotte nei sistemi in pressione. Libreria Cortina, Pd. (Disponibile presso la Biblioteca di Ingegneria e Architettura)
Testi di approfondimento:
M. Tanzini: Impianti Idroelettrici – Progettazione e Costruzione, Dario Flaccovio Editore. ISBN 978-88-579-0192-3.
F. Andreolli: Impianti micro idroelettrici, Dario Flaccovio Editore. ISBN 978-88-579-0135-0.
Ulteriore materiale didattico a disposizione sul portale “Web LEArning in Ateneo” (LEA UNIPR): Copia elettronica delle Diapositive utilizzate durante le lezioni frontali.
Normativa di riferimento.
Traccia di tutte le esercitazioni svolte in laboratorio.
Metodi didattici
Il corso sarà articolato in una serie di lezioni frontali avvalendosi della proiezione di diapositive, ed in una serie di attività in laboratorio informatico per l’applicazione e lo sviluppo personale di codici di calcolo dedicati allo studio dei problemi connessi alla progettazione degli impianti idroelettrici. Le attività di laboratorio informatico saranno direttamente seguite dal docente.
Verranno utilizzati sia strumenti informatici di produttività individuale (Foglio elettronico) sia ambienti più evoluti di calcolo numerico (Matlab).
Al termine del corso saranno organizzati seminari di approfondimento di alcune tematiche affrontate e visite di istruzione presso impianti idroelettrici. Ciascuno studente individualmente dovrà sviluppare i progetti relativi ad un impianto idroelettrico ad alta caduta e ad un impianto ad acqua fluente e sarà seguito dal docente tramite una serie di revisioni in itinere e nel corso delle attività di laboratorio informatico.
Modalità verifica apprendimento
La preparazione è verificata mediante una prova orale e mediante una parte pratica consistente nella redazione e discussione di due distinti progetti individuali in cui l’allievo è chiamato a progettare un impianto idroelettrico ad alta caduta ed un impianto mini idroelettrico ad acqua fluente.
La verifica è così pesata: 60% verifica orale (domande teoriche, applicazione della teoria a problemi anche originali e proprietà di esposizione), 40% redazione e discussione dei progetti elaborati individualmente durante il corso. La votazione è espressa in trentesimi.
Altre informazioni
L’insegnamento è a scelta per il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio e per il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile (6 CFU). La frequenza alle lezioni frontali ed alle esercitazioni in laboratorio informatico è vivamente consigliata.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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