IMPIANTI MECCANICI Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica PIANIFICAZIONE DIAGRAMMA DI GANTT

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1 PIANIFICAZIONE DIAGRAMMA DI GANTT n. 1 Redigere il diagramma di Gantt di una generica opera costituita dalle seguenti attività. Attività Tempo Precedenza A 3 - B 6 A C 2 B D - E 5 A F 7 D G 6 F H 6 F I 3 F L 8 H M 5 I N 7 L,I O 3 N P 6 O

2 3 6 a.a APPROVVIGIONAMENTO IDRICO DIMENSIONAMENTO RETE IDRICA APERTA n. 2 Dimensionare tramite il metodo a velocità costante la seguente rete di distribuzione dell acqua industriale, del tipo a pettine con tubazioni in acciaio (rappresentata in vista laterale). Determinare: diametro commerciale delle tubazioni del ramo principale e di quelli secondari; portata e prevalenza della pompa; elenco materiali; costi dell'energia elettrica. P5=2,5 atm 5 3 P3=3 atm P6= atm 6 10 Utenza Pressione [atm] Portata [m 3 /h] ,5 6 6

3 1 5 3 V [m3/h] V [m3/h] V [m3/h] a.a APPROVVIGIONAMENTO IDRICO SERBATOIO DI ACCUMULO n. 3 La seguente rete di distribuzione dell acqua industriale (riprodotta in vista laterale) è collegata ad un serbatoio di accumulo e serve tre utenze aventi rispettivamente i seguenti diagrammi di richiesta La pressione richiesta dalle utenze è pari a 3 bar. Determinare: volume e altezza del serbatoio di accumulo sopraelevato (trascurando le perdite di carico); la portata della pompa di adduzione.

4 1 5 3 V [m3/h] V [m3/h] V [m3/h] a.a APPROVVIGIONAMENTO IDRICO AUTOCLAVE n. La seguente rete di distribuzione dell acqua industriale (riprodotta in vista laterale) è collegata ad un autoclave e serve tre utenze aventi rispettivamente i seguenti diagrammi di richiesta Il range di pressione di lavoro delle utenze è compreso tra 1 e 3,2 atm. Determinare: dimensione del volume (aria e acqua) dell autoclave; portata della pompa di adduzione.

5 ANALISI ECONOMICA ANALISI COSTI-RICAVI n. 5 Si valuti dal punto di vista economico il miglior investimento tra due alternative di impianti produttivi che presentano i seguenti ricavi e costi d impianto e d esercizio. Costi/Ricavi Alternativa A B Impianto [k ] Esercizio [k /anno] Ricavi [k /anno] La vita utile dell impianto è pari a 8 anni. Effettuare il calcolo con e senza tasso di attualizzazione (pari al 5%).

6 ANALISI ECONOMICA ANALISI DEI COSTI n. 6 Si valuti dal punto di vista economico il miglior investimento tra due alternative impiantistiche che presentano i seguenti costi d impianto e d esercizio. Costi/Ricavi Alternativa A B Impianto [k ] Esercizio [k /anno] La vita utile dell impianto è pari a 6 anni, mentre il tasso di attualizzazione è pari al 5%.

7 PSICROMETRIA DIAGRAMMA DI MOLLIER n. 7 Completare la seguente tabella con i dati mancanti da ricavare tramite il diagramma di Mollier dell aria umida. # T [ C] ϕ [%] x [gv/kga] v [m 3 /kga] h [kj/kga] , ,

8 PSICROMETRIA TRASFORMAZIONI ELEMENTARI n Si determinino le condizioni finali (Mf, xf, hf) della miscela ottenuta dalla miscelazione delle seguenti portate di aria umida: M1 = 1000 kga/h x1 = 15 gv/kga h1 = 65 kj/kga M2 = 2000 kga/h x2 = 5 gv/kga h2 = 25 kj/kga 2. Determinare le condizioni di arrivo di una portata di aria umida di 1000 kga/h che attraversa una batteria calda di potenza pari a 3 kw, a partire dalle condizioni iniziali di T1 = 25 C e h1 = 5 kj/kg. 3. Determinare la potenzialità della batteria calda per il riscaldamento di una portata di aria umida di 2500 kga/h, a partire dalle condizioni iniziali di T1 = 20 C e ϕ1 = 50%, per arrivare ad una umidità relativa del 20%.. Determinare le condizioni di arrivo di una portata di aria umida di 2000 kga/h che attraversa una batteria fredda di potenza pari a kw a partire dalle condizioni iniziali di T1 = 35 C e h1 = 5 kj/kg. 5. Calcolare le condizioni di arrivo di una portata di aria umida di 2000 kga/h che attraversa una batteria fredda di potenza pari a 10 kw, a partire dalle condizioni iniziali di T1 = 20 C e h1 = 5 kj/kg. Calcolare la massa d acqua condensata. 6. Data una portata di 1500 kga/h le cui condizioni iniziali siano quelle di x1 = 10 gv/kga, ϕ1 = 30%, determinare la potenzialità della batteria fredda per il raffreddamento fino ad una temperatura finale T2 pari a 5 C. Calcolare la massa d acqua condensata. 7. Determinare la portata di acqua da somministrare ad una portata di aria umida di 2000 kga/h per passare dallo stato iniziale identificato da T1 = 25 C e ϕ1 = 0, fino a portarla a ϕ2 = 0,8 attraverso un umidificazione adiabatica. 8. Determinare la portata di acqua da somministrare ad una portata di aria umida di 000 kga/h per passare dallo stato iniziale identificato da T1 = 30 C e h1 = 5 kj/kg fino a portarla a saturazione attraverso un umidificazione adiabatica.

9 PSICROMETRIA IGROMETRO DI WATSON n. 9 Completare la tabella seguente utilizzando il Diagramma di Mollier. # TBS [ C] TBU [ C] TRUG [ C] ϕ [%]

10 n. 10 CLIMATIZZAZIONE CALCOLO TRASMITTANZA Calcolare la trasmittanza delle seguenti strutture. # Descrizione s [cm] l [W/(m K)] 1 Intonaco calce e gesso 1,5 0,70 2 Laterizio forato 8 cm 8 0,36 3 Polistirene 6 0,039 Laterizio forato 12 cm 12 0,36 5 Intonaco calce e cemento 1,5 0,90 # Descrizione s [cm] l [W/(m K)] 1 Intonaco calce e gesso 1,5 0,70 2 Parete in CLS con argilla espansa 20 0, 3 Poliuretano 8 0,032 Intonaco calce e cemento 1,5 0,90 # Descrizione s [cm] l [W/(m K)] 1 Intonaco calce e gesso 1,5 0,70 2 Laterizio forato 8 cm 8 0,36 3 Pannello di sughero espanso 8 0,05 Laterizio forato 12 cm 12 0,36 5 Intonaco calce e cemento 1,5 0,90 Ripetere il calcolo con l'ausilio di un software termotecnico.

11 n. 11 CLIMATIZZAZIONE CALCOLO SPESSORE ISOLANTE Calcolare lo spessore di isolante delle seguenti strutture tale da ottenere un valore di trasmittanza uguale a 0,3 W/(m 2 K). # Descrizione s [cm] l [W/(m K)] 1 Intonaco calce e gesso 1,5 0,70 2 Laterizio forato 8 cm 8 0,36 3 Polistirene 0,039 Laterizio forato 12 cm 12 0,36 5 Intonaco calce e cemento 1,5 0,90 # Descrizione s [cm] l [W/(m K)] 1 Intonaco calce e cemento 1,5 0,90 2 Parete in CLS con argilla espansa 20 0, 3 Poliuretano 0,032 Intonaco calce e cemento 1,5 0,90 # Descrizione s [cm] l [W/(m K)] 1 Intonaco calce e gesso 1,5 0,70 2 Laterizio forato 8 cm 8 0,36 3 Pannello di sughero espanso 0,05 Laterizio forato 12 cm 12 0,36 5 Intonaco calce e cemento 1,5 0,90 Ripetere il calcolo con l'ausilio di un software termotecnico.

12 n. 12 CLIMATIZZAZIONE CALCOLO DISPERSIONI TERMICHE AMBIENTE Calcolare il valore delle dispersioni termiche per il seguente capannone industriale (Ti = 20 C, Te = 3 C, Tterreno = 15 C, 1 ricambio/h): N Struttura U [W/(m 2 K)] Pareti opache verticali 0,33 Soffitto 0,30 Pavimento 0,35 Infissi vetrati 1,8 Porta ingresso 1,7

13 n. 13 CLIMATIZZAZIONE DIMENSIONAMENTO U.T.A. (FUNZIONAMENTO IN RAFFRESCAMENTO) I carichi termici che agiscono su un locale industriale avente volume pari a 000 m 3 sono i seguenti: Calore sensibile: Qs = 2 kw Calore latente: Ql = 6 kw La lavorazione che si svolge all interno del suddetto ambiente richiede il mantenimento di condizioni interne identificate da Ti=25 C e i=50% e 1 ricambio/h d aria esterna. Note le condizioni di riferimento esterne (Te=32 C e e=52%) per la località in cui si trova ubicato l impianto industriale, determinare: potenzialità della batteria fredda; potenzialità della batteria di post-riscaldamento. Riportare nel diagramma di Mollier i punti caratteristici del ciclo ottenuto.

14 n. 1 CLIMATIZZAZIONE DIMENSIONAMENTO U.T.A. (FUNZIONAMENTO IN RISCALDAMENTO) Un locale industriale avente volume pari a 3000 m 3 presenta le seguenti dispersioni termiche: Calore sensibile: Qs = 18 kw Calore latente: Ql = 3 kw La lavorazione che si svolge all interno del suddetto ambiente richiede il mantenimento di condizioni interne identificate da ti=18 C e i=0% e 1,5 ricambi/h d aria esterna. Note le condizioni di riferimento esterne (te=3 C e e=70%) per la località in cui si trova ubicato l impianto industriale, determinare: potenzialità della batteria calda; portata di acqua immessa dall umidificatore. Riportare nel diagramma di Mollier i punti caratteristici del ciclo.

15 n. 15 CLIMATIZZAZIONE DIMENSIONAMENTO U.T.A. (FUNZIONAMENTO IN RAFFRESCAMENTO-RISCALDAMENTO) Di seguito si riportano i carichi e le dispersioni termiche di un locale industriale avente volume pari a 6000 m 3 : CARICO DISPERSIONE Calore sensibile: Qs = 35 kw Qs = 32 kw Calore latente: Ql = 5 kw Ql = 6 kw La lavorazione che si svolge all interno del suddetto ambiente richiede il mantenimento di condizioni interne identificate da ti=22 C e i=50% e 1 ricambio/h d aria esterna. Note le condizioni di riferimento esterne (in estate: te=32 C e e=52%, in inverno: te=3 C e e=70%) per la località in cui si trova ubicato l impianto industriale, dimensionare le diverse sezioni dell U.T.A.. Riportare nel diagramma di Mollier i punti caratteristici dei cicli ottenuti.

16 ILLUMINAZIONE METODO DEL FLUSSO TOTALE n. 16 Con l ausilio della documentazione allegata, si effettui il dimensionamento di massima dell impianto di illuminazione per un ufficio tecnico open space avente dimensioni in pianta pari a 8x12 m 2 e altezza di sospensione pari a 2 m. Le strutture interne hanno le seguenti colorazioni: soffitto: vernice avorio; pareti: azzurro cielo. Il coefficiente di riflessione del pavimento è pari al 20%. Si effettui: scelta del tipo di lampade; si determini il numero di apparecchi illuminanti da installare si indichi una possibile disposizione delle lampade.

17 1 2 1 a.a ILLUMINAZIONE VERIFICA CON IL METODO PUNTO PER PUNTO n. 17 Per l illuminazione di un locale sono state utilizzate lampade con flusso luminoso di 5 klm, il cui il solido fotometrico è riportato in figura in cui l intensità luminosa è indicata in cd/klm. Le lampade sono montate ad una altezza di sospensione di 3 metri sopra il piano di lavoro e disposte in ambiente come riportato nello schema di seguito riportato. Per la risoluzione del problema si effettui: 1. costruzione dei diagrammi di illuminamento; 2. verifica dei valori di illuminamento; 3. calcolo dei rapporti Emin/Emax e Emin/Emed. 1,5 3 1,5

18 ILLUMINAZIONE UTILIZZO SOFTWARE ILLUMINOTECNICO n. 18 Con l ausilio del software freeware Dialux, effettuare il calcolo illuminotecnico dell'aula AB del Padiglione centrale della Facoltà di Ingegneria ed Architettura. Le dimensioni e le caratteristiche dell'aula dovranno essere opportunamente rilevate. Dal sito docente è possibile scaricare il plugin delle lampade presenti.

19 n. 19 ILLUMINAZIONE VALUTAZIONE ECONOMICA INTERVENTO DI EFFICIENTAMENTO ENERGETICO Si valuti dal punto di vista economico la possibilità di sostituire le lampade esistenti di un edificio con componenti aventi maggiore efficienza energetica. Dati generali φ = lm N = 0 lampade hf = 2000 h/a ce = 0,15 /kwh Situazione esistente: lampade a ciclo di alogeni µ = 20 lm/w CS = 70 /lampada MTTF = 2000 h Intervento proposto: lampade a vapori di mercurio a bassa pressione µ' = 60 lm/w CS' = 90 /lampada MTTF' = 7500 h CI = 200 /lampada Valutare Pay Back Period e Valore Attuale Netto a 10 anni (i = 5%).

20 ARIA COMPRESSA UTILIZZO DEL DIAGRAMMA PSICROMETRICO n. 20 Un compressore bistadio è dotato di due refrigeratori, uno intermedio fra gli stadi e uno finale a valle del secondo stadio. L aria è aspirata alla pressione atmosferica alle seguenti condizioni: t=20 C e =60%. Questa viene compressa fino alla pressione intermedia corrispondente alle condizioni di minimo lavoro di compressione. Viene quindi raffreddata nel refrigeratore intermedio e rinviata nel secondo stadio del compressore, dal quale esce a una pressione di 15 bar. All uscita del primo stadio di refrigerazione e al termine della refrigerazione finale la temperatura di rugiada sarà pari a 8 C. Determinare: pressione intermedia all uscita del primo compressore. umidità assoluta dell aria all uscita di ogni stadio (compressore, refrigeratore). quantità di acqua condensata nei rispettivi stadi.

21 ARIA COMPRESSA DIMENSIONAMENTO RETE n. 21 Di seguito è rappresentata la vista in pianta di un impianto per la distribuzione dell aria compressa (distanze espresse in m). Le portate richieste dalle utenze sono le seguenti: # Portata [l/min] A 2500 B 3000 C 2000 Nota la pressione di mandata del compressore, pari a atm, dimensionare i vari tratti del circuito avvalendosi dei diagrammi allegati. Si valutino le perdite di carico lungo il circuito ai fini del calcolo della pressione finale alle utenze e si verifichi il bilanciamento dei vari tratti.

22 MAGAZZINO INDICI CARATTERISTICI DEI MAGAZZINI n. 22 Determinare gli indici caratteristici di un magazzino industriale avente le seguenti caratteristiche tecniche: Area di base: 200 m 2 ; Volume: 1800 m 3 ; Area utilizzata: 10 m 2 ; Volume utilizzato: 800 m 3 ; Numero di articoli presenti: 10; Numero di articoli ad accesso indiretto: 22; Volume movimentato: 5000 kg/h; Numero di operai impiegati: ; Potenza installata: 2 kw.

23 MAGAZZINO NUMERO DI CARRELLI A SERVIZIO DI UN MAGAZZINO n. 23 Determinare il numero di carrelli a forche posti a servizio di un magazzino industriale avente le seguenti caratteristiche: numero di livelli = ; altezza livelli = 1, m; area totale = 00 m 2 ; movimentazione attraverso ciclo semplice; forma pianta magazzino: rettangolare; posizione di I/O: al centro della parete avente estensione maggiore; quantità movimentata = 50 UdC/h; prestazioni medie carrelli: - vx = 12 km/h; - vy = 0, m/s; - tforche = 12 s.

24 MAGAZZINO DIMENSIONAMENTO MAGAZZINO n. 2 Dimensionare un magazzino industriale e determinare il numero di mezzi di movimentazione posti a servizio nelle seguenti condizioni di lavoro: mezzi di contenimento: unità di carico pallettizzate; mezzi di immagazzinamento: scaffali bifronte; mezzi di movimentazione: carrelli a forche retrattili; capacità ricettiva = unità di carico; movimentazione attraverso ciclo semplice; frequenza di movimentazione = 150 unità di carico /giorno; dimensioni unità di carico pallettizzata (Lu x La x H) = 1,2 x 1,2 x 1,2 m; spessore correnti = 0,15 m; altezza massima delle forche = 7 m; larghezza corridoi = 3,2 m; forma pianta magazzino: rettangolare; posizione di I/O: al centro della parete avente estensione maggiore; criterio di allocazione: casuale; rendimento operatore: 90%; orario lavorativo giornaliero = 7 h; Prestazioni medie carrelli: - vx = 12 km/h; - vy = 0, m/s; - tfisso = 60 s. Riportare una rappresentazione grafica di massima in pianta ed in sezione del layout ottenuto.