Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprendere: mediante le lezioni frontali tenute durante il corso, lo studente acquisirà i metodi e le conoscenze necessari a descrivere il moto dei fluidi nei condotti, a comprendere i criteri di progettazione e realizzazione delle reti di distribuzione di servomezzi fluidi, a progettare e realizzare i principali impianti di servizio.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Mediante le esercitazioni pratiche svolte in classe relativamente ad alcuni argomenti del programma, gli studenti apprendono come applicare le conoscenze acquisite in un contesto reale di progettazione, nonché in ambiti multidisciplinari o non familiari.La possibilità di realizzare in gruppo un lavoro d’anno interdisciplinare e facoltativo, consente allo studente di estendere ed applicare con un’attività pratica, in scala ridotta, le conoscenze acquisite teoricamente relative alla progettazione e alla realizzazione di un impianto di servizio.Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà essere in grado di comprendere e valutare in maniera critica il funzionamento dei principali impianti di servizio; utilizzando le conoscenze acquisite dovrà analizzare impianti esistenti valutandone le prestazioni e l’adeguatezza, elaborare relativi dati numerici e sostenere scelte decisionali inerenti gli impianti stessi. In particolare dovrà avere acquisito la capacità di valutare e progettare autonomamente un impianto di servizio (fonte di approvvigionamento o generatore, rete di distribuzione) che risponda ai requisiti imposti dalle utenze connesse.Capacità comunicative
Tramite le lezioni frontali, il confronto con il docente e l’eventuale progetto d’anno, lo studente acquisisce il lessico specifico inerente agli impianti generali di servizio. Ci si attende che, al termine del corso, lo studente sia in grado di trasmettere, in forma orale e in forma scritta, i principali contenuti del corso, quali idee, problematiche ingegneristiche e relative soluzioni. Lo studente deve comunicare le proprie conoscenze con mezzi adeguati, pertanto per la risoluzione di problemi numerici ci si attende l’utilizzo di strumenti di uso comune nel settore, quali tabelle, schemi impiantistici, diagrammi di flusso, fogli di calcolo numerici.
Capacità di apprendimento
Lo studente che abbia frequentato il corso sarà in grado di approfondire le proprie conoscenze in materia di impiantistica generale 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
Non vi sono propedeuticità obbligatorie.
Contenuti dell'insegnamento
Il corso si propone di fornire allo studente i criteri generali di progettazione e realizzazione dei principali impianti a servizio degli impianti produttivi. Pertanto i contenuti proposti durante lo svolgimento delle lezioni riguardano nella prima parte del corso l’analisi del moto dei fluidi nei condotti, una panoramica degli elementi che costituiscono il piping, nonché i criteri da adottare per la buona posa in opera e la protezione delle tubazioni. Nella seconda parte del corso vengono descritti e analizzati nei dettagli costruttivi e funzionali i principali impianti di servizio, quali approvvigionamento e distribuzione dell’acqua, produzione e distribuzione del vapore tecnologico e dell’aria compressa per uso industriale.
Programma esteso
DINAMICA DEI FLUIDI
impianti di utenza: introduzione e definizioni, legge di conservazione della massa
legge di conservazione dell'energia, perdite di carico distribuite
perdite di carico concentrate, prevalenza, potenza, efficienza di una pompa, pompe centrifughe
cavitazione, pompe volumetriche
configurazione in serie e in parallelo, curva caratteristica del circuito fluidodinamico
condizioni transitorie, avviamento, stabilità del circuito della pompa
diametro economico, progettazione dei tubi terminali
progettazione di reti aperte
progettazione di reti ad anello
fattore di contemporaneità: comportamento deterministico e stocastico
TUBAZIONI
tubazioni: definizioni e simbologia, diametro nominale, pressione nominale, tubi, giunzioni, flange, raccordi, valvole di isolamento, valvole di ritegno, valvole di sicurezza.
flange, raccordi, valvole di isolamento, valvole di ritegno
elettrovalvole, valvole di controllo, valvole miscelatrici e deviatrici
dimensionamento delle valvole di controllo, regolatori di pressione, riduttori di pressione ad azione diretta, pilotati e pneumatici, valvole di sicurezza, installazione di riduttori di pressione, valvole di termoregolazione
valvola di controllo della temperatura ad azione diretta, pilotata e pneumatica, relais pneumatico, convertitore corrente-pressione, filtri, regolazione dell'utente
INSTALLAZIONE DELLE TUBAZIONI
introduzione, panoramica delle tubazioni e loro posizionamento, porta-tubi, supporti, ancoraggi e guide, appendini, rivestimenti anticorrosivi, trasferimento di calore per conduzione e convettivo
trasferimento di calore convettivo, potenza termica dissipata di una tubazione isolata, raggio critico
progettazione economica dell'isolamento, isolamento antigelo: fluido in movimento, fluido stazionario
isolamento antigelo: serbatoio, miscela aria-acqua, isolamento antigoccia
isolamento delle tubazioni e tipi di materiali, giunti di dilatazione
SERVIZIO ACQUA INDUSTRIALE
acque superficiali e sotterranee, pozzi, curva caratteristica del pozzo: falda non confinata e falda confinata, acquedotto
progettazione di serbatoi, serbatoi sopraelevati, serbatoi interrati, serbatoi fuori terra, sistemi di pressurizzazione dell'acqua
serbatoio a pressione di piccole dimensioni, sistemi di pressione di rilancio dell'acqua, sistemi industriali, approccio progettuale, WBPS a flusso controllato
serbatoio e WBPS, Caso di studio
IMPIANTI A VAPORE
Introduzione agli impianti a vapore, il vapore come trasferimento termico, diagramma T-s e T-h, impianto a vapore, caratteristiche della caldaia
scelta della caldaia, regolazione (controllo di livello a due fasi e continuo, controllo di pressione a due fasi), autoevaporazione
caratteristiche della caldaia, caldaie a tubi di fuoco e a tubi d'acqua, generatore monotono, monitoraggio della caldaia, video della caldaia
riduttore di pressione, rete di distribuzione, controllo della temperatura, scambiatore di calore, installazione di trappole per vapore, trappole termodinamiche per vapore
meccanica, trappole termostatiche per il vapore, serbatoio della condensa, scarico della condensa, deareatore, video clip dello scambiatore di calore
ARIA COMPRESSA INDUSTRIALE
Introduzione, efficienza del ciclo, raffreddamento post-compressione, schema dell'impianto, filtro di aspirazione, collettore di aspirazione
lavoro di compressione, compressore alternativo, compressore a palette scorrevoli, compressore a vite elicoidale. compressore centrifugo, aftercooler, separatore di condensa, serbatoio di stoccaggio, essiccatore
rete di distribuzione, filtro e regolatore, test della rete
Bibliografia
Gli appunti del corso in formato PDF e tutto il materiale impiegato durante le lezioni e le esercitazioni (lucidi, schemi impiantistici, fogli Excel, filmati, registrazione audio delle lezioni) sono resi disponili agli studenti e condivisi sulla piattaforma per la didattica ELLY. In aggiunta al materiale condiviso, lo studente può approfondire personalmente alcuni argomenti affrontati durante il corso facendo riferimento ai seguenti testi:
A. Monte, "Elementi di impianti industriali"
M. Gentilini, "Impianti meccanici"Andreini
Pierini, "Generatori di vapore di media e piccola potenza"
A. Pareschi, "Impianti meccanici per l'industria"
Coloro che volessero approfondire meglio le caratteristiche delle trasformazioni che le tecnologie digitali stanno inducendo o possono indurre nei processi comunicativi e formativi al fine di migliorare la qualità degli apprendimenti, nonché integrare le tecnologie nella formazione degli insegnanti sia iniziale, nei diversi percorsi universitari, sia continua, possono consultare i seguenti testi:
A. Poce, "Tecnologia critica, creatività e didattica della scienza"
L. Messina, M. De Rossi "Tecnologie, formazione e didattica"
A. Marzano, "Didattica e tecnologie digitali. Metodologie, strumenti, percorsi"
Metodi didattici
Il corso ha un peso di 9 CFU, che corrispondono a 72 ore di lezione. Le attività didattiche saranno condotte privilegiando lezioni frontali in aula alternate a esercitazioni. Durante le lezioni frontali vengono affrontati gli argomenti del corso da un punto di vista teorico-progettuale, al fine di favorire la comprensione profonda delle tematiche e di far emergere eventuali preconoscenze sui temi in oggetto da parte dei formandi. Durante le esercitazioni svolte in classe, durante le quali è possibile avvalersi di strumenti personali di calcolo quali elaboratori, gli studenti saranno tenuti ad applicare la teoria ad un esercizio, un caso studio reale o un progetto sviluppato secondo i criteri metodologici illustrati nelle lezioni e nel materiale bibliografico e didattico.La possibilità di realizzare in gruppo (3 o 4 persone al massimo) un lavoro d’anno interdisciplinare e facoltativo, consente allo studente di estendere ed applicare con un’attività pratica, in scala ridotta, le conoscenze acquisite teoricamente relative alla progettazione e alla realizzazione di un impianto di servizio. A complemento dei metodi didattici finora esposti, se le condizioni lo consentono, viene organizzata una visita facoltativa alla centrale termica del polo universitario “Campus” al fine di osservare in prima persona l’applicazione delle conoscenze acquisite in una rete di impianti reali.Le slide e gli appunti utilizzate a supporto delle lezioni verranno caricate a inizio corso sulla piattaforma Elly. Gli appunti, i lucidi, i fogli di calcolo, le tabelle e tutto il materiale condiviso è considerato parte integrante del materiale didattico. Si ricorda agli studenti non frequentanti di controllare il materiale didattico disponibile e le indicazioni fornite dal docente tramite la piattaforma Elly, unico strumento di comunicazione impiegato per il contatto diretto docente/studente.Su tale piattaforma, giorno per giorno, vengono indicati gli argomenti affrontati a lezione che andranno poi a costituire l’indice dei contenuti in vista della preparazione all’esame finale.
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell’apprendimento prevede una prova scritta basata su domande a risposte aperte della durata di 2 ore. La prova consiste normalmente di 6/7 quesiti che possono vertere su contenuti teorici, dimostrazioni, esercitazioni affrontati durante il corso; dimostrazioni e trattati teorici hanno peso pari a 1,0; schemi impiantistici e disegni tecnici peso 1,5; esercitazioni peso 1,8. La votazione finale viene calcolata assegnando ad ogni domanda una valutazione da 0 a 30 ed effettuando la media pesata delle singole valutazioni, con arrotondamento finale per eccesso; la prova è superata se raggiunge un punteggio pari ad almeno 18 punti. La lode viene assegnata nel caso del raggiungimento del massimo punteggio su ogni item a cui si aggiunga la padronanza del lessico disciplinare.
