B027487 - LABORATORIO DI ENERGETICA I

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Principali parametri da misurare per valutare le prestazioni, il funzionamento e l’impatto ambientale dei sistemi di conversione dell’energia e dei loro componenti. Principali tecniche e metodologie di misura e trattamento dati.
Esperienza di laboratorio: misure relative a sistemi energetici e/o componenti. Progettazione di sistemi e/o componenti asserviti alla catena di misura. Redazione di un elaborato singolo o di gruppo sulla particolare esperienza di laboratorio. Revisioni periodiche.

Dispense del corso e testi suggeriti nelle stesse per i vari argomenti

Fornire agli allievi ingegneri meccanici triennali le conoscenze e l’approccio base alle attività di laboratorio che interessano i sistemi energetici e i loro componenti, corredati ed accompagnati da visite presso alcuni laboratori del Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Firenze (DIEF) e/o altri.
Conoscenze erogate:
- termodinamica teorica ed applicata agli impianti ed ai sistemi energetici, sistemi e delle macchine per la produzione e la conversione dell’energia (cc4); la comprensione del più ampio contesto multidisciplinare dell'ingegneria con particolare orientamento al problem solving (cc8); la comprensione delle tecniche e dei metodi applicabili e dei loro limiti inclusa la consapevolezza delle implicazioni non tecniche della pratica ingegneristica (cc10).

Capacità acquisite:
- scegliere e applicare appropriati metodi analitici, di modellazione e di sperimentazione per progettare, analizzare e collaudare macchine a fluido, motori termici e di sistemi per la conversione dell'energia (ca4); lapplicare la propria conoscenza per identificare, formulare e risolvere problemi di ingegneria industriale e specificamente meccanica, definendo le specifiche, i vincoli tecnici, ma anche sociali, sanitari e di sicurezza, ambientali e commerciali (ca6); scegliere e utilizzare, per la progettazione e la produzione di beni e servizi attrezzature, strumenti e metodi appropriati quali i software di modellazione (ca7); impiegare la lingua inglese nelle quattro abilità comunicative principali (ca9).

Principi base di funzionamento e caratteristiche operative dei principali sistemi energetici e dei loro componenti
Acquisite nei corsi di: Sistemi Energetici, Fisica Tecnica, Fluidodinamica delle Macchine, Impianti Meccanici

Lezioni frontali (max 1 CFU): concetti base delle tecniche di misura delle principali grandezze d'interesse energetico e fluidodinamico.

Attività di laboratorio: sperimentazione di sistemi e componenti energetici e propulsivi. Progettazione di sistemi e componenti relativi ad una particolare applicazione sperimentale.

Informazioni dettagliate e comunicazioni disponibili su moodle e-l https://e-l.unifi.it/course/view.php?id=5907

La valutazione dello studente prevede la realizzazione di un progetto e/o report singolo o di gruppo relativo ad un'esperienza e/o attività di laboratorio. Si tratta di un elaborato unico in cui viene riportata la progettazione di sistemi e componenti di una catena di misura di sistemi energetici e/o propulsivi, i risultati di una campagna sperimentale relativa ad un problema termofluidodinamico e l'analisi dell'incertezza sui risultati finali. Può essere previsto il confronto con modelli matematici predittivi del sistema e/o componente analizzato. Vengono effettuate revisioni dello stato di avanzamento con cadenza settimanale.

Sarà discussa la relazione finale relativa alla specifica esperienza di laboratorio, con eventuali approfondimenti e domande una tantum su particolari aspetti teorico/sperimentali di carattere generale inclusi nel programma del corso.

Nell'elaborato discusso, relativamente alla specifica esperienza, lo studente dovrà dimostrare:
- La conoscenza della termodinamica, teorica ed applicata agli impianti ed ai sistemi energetici, la conoscenza dei sistemi e delle macchine per la produzione e la conversione dell’energia (cc4); la comprensione del più ampio contesto multidisciplinare dell'ingegneria con particolare orientamento al problem solving (cc8); la comprensione delle tecniche e dei metodi applicabili e dei loro limiti inclusa la consapevolezza delle implicazioni non tecniche della pratica ingegneristica (cc10).
- La capacità di scegliere e applicare appropriati metodi analitici, di modellazione e di sperimentazione per progettare, analizzare e collaudare macchine a fluido, motori termici e di sistemi per la conversione dell'energia (ca4); la capacità di applicare la propria conoscenza per identificare, formulare e risolvere problemi di ingegneria industriale e specificamente meccanica, definendo le specifiche, i vincoli tecnici, ma anche sociali, sanitari e di sicurezza, ambientali e commerciali (ca6); la capacità di scegliere e utilizzare, per la progettazione e la produzione di beni e servizi attrezzature, strumenti e metodi appropriati quali gli strumenti software di modellazione (ca7); la capacità di impiegare la lingua inglese nelle quattro abilità comunicative principali (ca9).

Richiami sui principali parametri da misurare per valutare le prestazioni, il funzionamento e l’impatto ambientale dei sistemi di conversione dell’energia e dei loro componenti (10 h circa).
Le grandezze fondamentali e derivate
Gli strumenti di misura
Grandezze sensibili e incertezza di uno strumento di misura, fondo scala
Conversione delle misure base in segnali elettrici (tensione – corrente): taratura
La propagazione dell’incertezza in una catena di misura
Misura della pressione
Concetti base
I principali strumenti e le applicazioni: manometri, barometri, trasduttori
Esempi applicativi
Misura della temperatura
Concetti base
I principali strumenti e le applicazioni: termometri, termocoppie, termoresistenze
Esempi applicativi
Misura della portata
Concetti base
I principali strumenti e le applicazioni: diaframmi, flange, boccagli, orifizi, venturimetri, contatori, rotametri
Esempi applicativi
Misura della velocità dei flussi
Concetti base
I principali strumenti e le applicazioni: sonde pneumatiche direzionali e non (Pitot, sonde cobra)
Esempi applicativi
Misure meccaniche principali: potenza e coppia
Concetti base
I principali strumenti e le applicazioni: carico, torsiometri, misuratori di velocità e posizione angolare
Esempi applicativi

Esperienza di laboratorio (20 h circa)
Misure relative a sistemi energetici e/o componenti. Progettazione di sistemi e/o componenti asserviti alla catena di misura. Redazione di un elaborato singolo o di gruppo sulla particolare esperienza di laboratorio. Revisioni periodiche.

TOT 30 h circa (10 lezione + 20 laboratorio)