Macchine, Misure Ed Impianti Termici 2012/2013

MODULO DI MACCHINE

1. Introduzione al corso: il problema energetico, fabbisogno energetico, le fonti energetiche. Il problema dell’efficienza energetica in ambito ospedaliero: diagrammi di carico giornalieri e stagionali.
2. Impianti a vapore: richiami di termodinamica applicata delle macchine: principi della termodinamica, rendimenti. Schema e ciclo termodinamico. Bilanci di energia, potenza, portata, parametri chiave. Analisi dei sottocicli, metodi per aumentare il rendimento.
3. Impianti a GAS: richiami di termodinamica applicata delle macchine: trasformazioni di compressione ed espansione di gas perfetti. Schemi e tipologie di impianti; sede ideale e reale, regolazione. 
4. Motori a combustione interna: classificazione, organi fondamentali, parametri geometrici, cinematici e dinamici. Ciclo ideale e reale, la fasatura della distribuzione. Formule della potenza e della coppia,regolazione. Cenni sulle principali problematiche tecnologico-costruttive dei motori ad accensione comandata e spontanea.
5. Impianti cogenerativi: tipologie di impianti cogenerativi, schemi, rendimento, principali soluzioni. Definizioni Indice di Risparmio Energetico (IRE ed IREC). Principali tipologie di impianti per applicazioni ospedaliere. 
6. Emissioni inquinanti - formazione e tecniche di abbattimento: principali inquinanti relativi a MCI ed impianti stazionari: CO, HC, NOX, particolato e SOx: meccanismi di formazione durante il processo di combustione, effetti su salute ed ambiente. Cenni alla distribuzione dimensionale del particolato, ed effetti sulla salute derivanti dall’inalazione di nanoparticelle. Cenni su aspetti normativi. Abbattimento inquinanti nei MCI: principali interventi motoristici (iniezione multipla, EGR). Catalizzatori a tre vie ed ossidanti: principi di funzionamento e principali parametri operativi. Filtri per particolato: meccanismi di filtrazione, contropressione, processo di rigenerazione. Cenni sui sistemi SCR per la rimozione dei NOx per motori ad accensione spontanea. Abbattimento inquinanti negli impianti a gas: bruciatori Low-NOx, sistemi SCR. Abbattimento inquinanti negli impianti a vapore: precipitatori elettrostatici, filtri a manica, cicloni, scrubbers. SOx scrubbers.
7. Macchine operatrici: richiami di fluidodinamica delle macchine: momento palare e lavoro scambiato in una turbomacchina. Equazione dell'energia per circuito e macchina. Prevalenza utile, perdite nel circuito. Turbopompe e turbocompressori centrifughi: caratteristica interna (pale infinite, z pale, reale), diffusore, grado di reazione. Problemi di installazione della pompa nel circuito,NPSH. Pompe in serie e in parallelo. Regolazione in turbopompe e turbocompressori: strozzamento, by-pass,numero di giri. Macchine operatrici volumetriche alternative: rendimento volumetrico in funzione del rapporto di compressione, principali soluzioni costruttive, inter-refrigerazione. Macchine operatrici volumetriche rotative:  principi di funzionamento di macchine Roots, a vite, e a palette. Principali macchine operatrici per applicazioni biomediche: pompe peristaltiche e a siringa, pompe centrifughe per supporto cardiaco, cenni su cuore artificiale.

Testi di riferimento:

Appunti distribuiti dal Docente.     

MODULO DI MISURE

1. Teoria della misura:  considerazioni generali sulla teoria della misurazione, misure dirette e indirette, carattere probabilistico delle misure fisiche.
2. Processo di misura: misure per confronto e misure con strumenti tarati; misura come segnale; grandezze di ingresso e uscita; sensori, attuatori, trasduttori.
3. Catena di misura: sensore, condizionatore di segnale, presentazione della misura.
4. Il segnale di misura nel dominio temporale: misure statiche e dinamiche; grandezze stazionarie, periodiche e impulsive; esempi di analisi di segnali di grandezze periodiche; risposta in ampiezza, frequenza, fase; ritardo, tempo di salita, velocit‡ di risposta, sviluppo in serie di Fourier di un segnale, trasformata di Fourier
5. Sistema di misura: strumento come sistema massa, molla e smorzatore; strumenti di ordine zero, ordine uno e ordine due; risposta degli strumenti dei diversi ordini al gradino, alla rampa, all'impulso e alle oscillazioni armoniche.
6. Caratteristiche metrologiche  degli strumenti: caratteristiche statiche: taratura e sua incertezza, incertezze di tipo A e B (ISO Guide); caratteristiche dinamiche: tempo di risposta, tempo morto.
7. Elaborazione statistica dei dati: variabili reali e casuali, definizione di probabilit‡, distribuzioni di variabili casuali: distribuzione binomiale, di Poisson, normale, t-di Student, del ?-quadro, campionamento e quantit‡ delle variabili campionate, coefficiente di correlazione e matrice di covarianza, propagazione dell'incertezza; regressione con i minimi quadrati, caso lineare, caso non lineare (metodo di Gauss Newton).

ESPERIENZE (MISURE):

• Misura dello spessore di un foglio di carta e analisi statistica dei dati.
• Misura della costante di tempo di una termocoppia. 

TESTI DI RIFERIMENTO

1. Appunti del corso
2. S. Brandtl, "Statisical and Computational Methods in Data Analysis", North Holland Publ. (New York), 1981    

MODULO DI IMPIANTI TERMOTECNICI

1. Richiami di psicrometria
2. Perdite di carico concentrate e distribuite nelle tubazioni.
3. Equazione del comfort di Fanger
4. Tipologia degli impianti di riscaldamento ad acqua
5. Componenti di impianto
6. Impianti a tutta aria
7. Impianti misti.
8. Esigenze particolari degli impianti all'interno delle unità ospedaliere: reparti di degenza
9. Esigenze particolari degli impianti all'interno delle unit‡ ospedaliere: reparti di terapia
10. Normativa.

ESERCITAZIONI (IMPIANTI TERMOTECNICI):

Dimensionamento di massima di un impianto per una sala di degenza.  

TESTI DI RIFERIMENTO:

1. Appunti del docente
2. E. Bettanini, F. Brunello, Lezioni di impianti tecnici, vol. 1∞ e 2∞, CLEUP (Padova), 1990
3. D.P.R 37/97, del 14/01/1997 ".Approvazione dell'atto di indirizzo e coordinamento alle Regioni ed alle Province Autonome di Trento e di Bolzano, in materia di requisiti strutturali, tecnologici ed organizzativi minimi per l'esercizio delle attivit‡ sanitarie da parte delle strutture pubbliche e private".
4. ISPESL, Linee guida per la definizione degli standard di sicurezza e di igiene ambientale dei reparti operatori, sito web http://www.ispesl.it/linee_guida/soggetto/saleop.htm
5. Norma UNI 10339/95
6. Norma DIN 1046, part 4