SISTEMI MECCANICI PER LE INFRASTRUTTUTE IDRAULICHE E DI TRASPORTO

Il corso è diviso in due parti. Nella prima parte vengono forniti i concetti di base di meccanica applicata alle macchine; nella seconda parte vengono descritte le macchine idrauliche. 

Le esercitazioni avranno un duplice scopo:

1. Permettere allo studente di applicare le conoscenze teoriche acquisite a esempi pratici, che costituiranno anche parte delle domande delle modalità d'esame.

2. Acquisire conoscenze sull'uso di software multidisciplinari, come Matlab/Simulink, e sull'implementazione di casi di studio. Gli studenti dovranno riprodurre un caso di studio specifico per il loro percorso formativo, da presentare come progetto d'esame con relativa relazione.

Le competenze acquisite sono in accordo con gli obiettivi 4, 8, 9 dell’Agenda 2030 delle Nazioni Unite per lo sviluppo sostenibile.

DESCRITTORI DI DUBLINO:

1. Conoscenza e comprensione: Lo studente amplierà le conoscenze acquisite nel primo ciclo, sviluppando una solida comprensione teorica e metodologica orientata all'aggiornamento avanzato e all'elaborazione di idee originali nelle tecniche di progettazione, con particolare attenzione alle tematiche della sostenibilità nel settore delle acque e dei trasporti.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente sarà in grado di reperire, gestire e applicare codici di calcolo per la risoluzione di problemi complessi. Svilupperà la capacità di proporre, analizzare e confrontare soluzioni tecniche alternative all'interno di contesti industriali e contesti interdisciplinari.

3. Autonomia di giudizio: Possiederà una solida autonomia di giudizio che gli consentirà di valutare criticamente i progetti del settore e integrare considerazioni etiche e ambientali nelle proprie scelte.

4. Abilità comunicative: Dimostrerà spiccate abilità comunicative, sapendo relazionarsi efficacemente in team e trasmettere i risultati del proprio lavoro — tramite relazioni o note tecniche — sia a specialisti e maestranze, sia a interlocutori meno qualificati.

5. Capacità di apprendimento: Infine, svilupperà capacità di apprendimento che gli permetteranno di aggiornarsi autonomamente e adattarsi con prontezza all'evoluzione tecnologica del settore delle acque e dei trasporti.

Lezioni frontali con proiettore e lavagna.

lezioni: 21 ore

esercitazioni: 39 ore

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Conoscenze di:

• Fisica 1 (forze e coppie, principi di Newton, statica, attrito, dinamica ed equazioni del moto, diagrammi di corpo libero)  (Formativa)(indispensabile)
• Analisi 1 e 2  (serie di funzioni, derivate parziali, equazioni differenziali ordinarie) (Formativa)(importante)
• Algebra lineare (operazioni su vettori e matrici)  (Formativa)(indispensabile)
• Idraulica e teorema di Bernoulli  (Formativa)(indispensabile)

Frequenza non obbligatoria

MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE

1. COMPOSIZIONE DEI MECCANISMI.Macchina e meccanismo, coppie cinematiche, gradi di libertà delle coppie cinematiche, gradi di libertà di meccanismi piani. 2. RENDIMENTO.Definizione di rendimento di un meccanismo, rendimento in serie e parallelo, moto retrogrado.3. ATTRITO ED USURA. Coefficiente e lavoro d’attrito, cenni sulle teorie dell’attrito di strisciamento, l’attrito volvente, cerchio d’attrito. Esempi: coppia rotoidale, piano inclinato. 4. RUOTE DENTATE. Ruote di frizione, profili coniugati, circonferenze primitive e fondamentali, definizione di evolvente di cerchio. Ruote dentate cilindriche ad evolvente e relativo proporzionamento 5. ROTISMI. Rotismi ordinari, rotismi epicicloidali e formula di Willis, differenziale automobilistico. Esempi ed esercizi sui rotismi.6. ORGANI FLESSIBILI. Apparecchi di sollevamento, rigidezza elastica ed anelastica, attrito nei perni, paranchi di sollevamento.

MACCHINE IDRAULICHE

1. RICHIAMI SUI FLUIDI E LORO PROPRIETÀ. Viscosità dinamica e cinematica, numero di Reynolds, Conservazione della massa, Equazione di Bernoulli, perdite di carico distribuite e concentrate. 2. TURBOMACCHINE. Caratteristiche generali, triangoli di velocità, equazione fondamentale delle turbomacchine o di Eulero e lavoro interno, rendimento organico, idraulico e volumetrico, similitudine fluidodinamica e coefficienti adimensionali, diagramma di Balje. 3. TURBOPOMPE. Curve caratteristiche, pompe centrifughe, pompe a flusso misto e assiali, dimensionamento di una turbopompa. Esempi. 4. POMPE VOLUMETRICHE. Classificazione, Pompe a stantuffo, cilindrata, portata e rendimento volumetrico, potenza e rendimento. 5. ACCOPPIAMENTO POMPA E SISTEMA. Punto di funzionamento di un impianto, cavitazione, NPSH e parametro di Thoma, scelta della pompa e velocità di rotazione. 6. TURBINE IDRAULICHE AD AZIONE. Turbina Pelton, triangoli di velocità, lavoro interno, rendimenti e perdite, velocità e diametro specifico e dimensionamento. 7. TURBINE IDRAULICHE A REAZIONE. Turbina Francis, Turbina a flusso assiale e Kaplan, grado di reazione, triangoli di velocità, lavoro interno, rendimenti e perdite, dimensionamento, regolazione, diffusore. Esempi.

1. Massimo Callegari, Pietro Fanghella, Francesco Pellicano, “Meccanica applicata alle macchine”, UTET Università

2. G. Cornetti, "Macchine Idrauliche", Edizioni il Capitello Torino.

Per approfondire:

3. Funaioli E., Maggiore A., Meneghetti U., “Lezioni di Meccanica Applicata alle Macchine – Vol. 1”, Pàtron Editore.
4. Jacazio G., Piombo B., “Meccanica Applicata alle Macchine – Vol.2”, Levrotto & Bella Torino.

Dispense del corso
 

L'esame prevede:

la realizzazione di un progetto in ambiente Matlab/Simulink, con relativa relazione, attinente al percorso formativo dello studente. Una prova orale con domande e brevi esercizi sulle due parti del corso.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata — Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento (https://www.cinap.unict.it/content/referenti).

- Organi flessibili

- Attrito

- Rendimento di un sistema

- dinamica del rullo

- accoppiamento motore-carico

- Dimensionamento di una turbomacchina

- caratteristica ideale e reale di una pompa volumetrica

- rendimenti di una turbopompa

- rendimenti di una turbina