P5=2,5 atm 5. P3=3 atm. P6=4 atm

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1 V [m3/h] 3 6 a.a n. 1 APPROVVIGIONAMENTO IDRICO DIMENSIONAMENTO RETE IDRICA APERTA (METODO A VELOCITÀ COSTANTE) 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 Utenza 3 Utenza 5 Utenza 6

2 1 5 3 V [m3/h] V [m3/h] V [m3/h] a.a APPROVVIGIONAMENTO IDRICO SERBATOIO DI ACCUMULO n. 2 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.

3 1 5 3 V [m3/h] V [m3/h] V [m3/h] a.a APPROVVIGIONAMENTO IDRICO AUTOCLAVE n. 3 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.

4 MANUTENZIONE PARAMETRI AFFIDABILISTICI n. Si valuti la disponibilità di un componente riparabile avente i seguenti parametri: MTBF = 270 h; MTTR = 5 h. Determinare il diagramma del tasso di guasto per un generico componente per i quali sono stati ricavate le seguenti frequenze di guasto. La numerosità iniziale del campione rilevato è pari a 200 pezzi. Tempo di Componenti rilevazione guasti complessivi

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 10 anni, mentre il tasso di rendimento è 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 8 anni, mentre il tasso di rendimento è pari al 5%.

7 ANTINCENDIO IMPIANTO ANTINCENDIO A SERVIZIO DI UN'AUTORIMESSA n. 7 Dimensionare la rete idrica di un impianto antincendio a servizio di un'autorimessa che deve contenere 180 autovetture. L impianto deve garantire il rispetto dei seguenti parametri di progetto: Superficie specifica non inferiore ai 20 m 2 /autovettura (per semplificare il calcolo si consiglia di considerare il parcheggio a pianta quadrata). Un estintore ogni 5 autoveicoli per i primi venti autoveicoli; per i rimanenti, fino a 200 autoveicoli, un estintore ogni 10 autoveicoli. Le caratteristiche idrauliche richieste alla rete sono: Rete ad anello. Portata di almeno 120 l/min per ogni idrante. Riserva idrica in grado di garantire la portata per almeno 30 minuti con il 50% di idranti in funzione. Distanza tra la riserva e l anello pari a 60 m. Tubazioni di diametro non inferiore a DN0. Idranti UNI 5 con pressione operativa di 2 bar e lunghezza tubo flessibile pari a 20 m. Attacco VV.F UNI 70 posizionato nel ramo di circuito che porta l acqua dalla riserva all anello. Determinare le seguenti grandezze: Superficie dell autorimessa Numero di estintori Numero di idranti e la loro posizione nel circuito idraulico Volume della vasca d accumulo Dimensioni tubature rete (diametro commerciale) e accessori (valvole, etc.) Portata, prevalenza e potenza della pompa

8 PSICROMETRIA DIAGRAMMA DI MOLLIER n. 8 Completare la seguente tabella con i dati mancanti da ricavare tramite il diagramma di Mollier dell aria umida: # t [ C] ϕ [%] x [gv/kga] h [kj/kga]

9 PSICROMETRIA MISCELAZIONE 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. Si determinino le condizioni di una delle portate di aria umida di miscelazione (M1, x1, h1) a partire dalle condizioni dell altra portata di miscela e di quella della portata risultante: M2 = 2000 kga/h x2 = 15 gv/kga h2 = 75 kj/kga Mf = 000 kga/h xf = 10 gv/kga hf = 55 kj/kga

10 PSICROMETRIA RISCALDAMENTO n Determinare le condizioni di arrivo di una portata di aria umida di 1000 kga/h che attraversa una batteria calda di potenza pari a 2,5 kw, a partire dalle condizioni iniziali di t1 = 25 C e h1 = 5 kj/kg. 2. 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%.

11 PSICROMETRIA RAFFREDDAMENTO n 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. 2. 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 20 C.

12 PSICROMETRIA RAFFREDDAMENTO E DEUMIDIFICAZIONE n 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. 2. 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.

13 PSICROMETRIA UMIDIFICAZIONE ADIABATICA n. 13 Determinare la quantità di acqua e la quantità di calore che bisogna 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 saturazione attraverso un umidificazione adiabatica.

14 PSICROMETRIA IGROMETRO DI WATSON n. 1 Determinare il valore dell'umidità relativa per le seguenti coppie di valori. # tbs [ C] tbu [ C] ϕ [%]

15 n. 15 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.

16 n. 16 CLIMATIZZAZIONE CALCOLO SPESSORE ISOLANTE Calcolare lo spessore di isolante delle seguenti strutture in modo 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 Ripetere il calcolo con l'ausilio di un software termotecnico.

17 CLIMATIZZAZIONE CALCOLO DISPERSIONI TERMICHE PARETE n. 17 Calcolare il valore delle dispersioni termiche per le seguenti pareti (ti = 20 C, te = 3 C): # U [W/(m 2 K)] A [m 2 ] Orientazione 1 0,3 16 N 2 0,8 7 O 3 0,32 29 S 0,35 38 N 5 0, 18 E 6 0,60 62 S 7 0,38 5 O 8 0,50 3 E

18 n. 18 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

19 n. 19 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.

20 n. 20 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.

21 n. 21 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.

22 ILLUMINAZIONE METODO DEL FLUSSO TOTALE n. 22 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 10x12 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.

23 1 2 1 a.a ILLUMINAZIONE VERIFICA CON IL METODO PUNTO PER PUNTO n. 23 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

24 ILLUMINAZIONE UTILIZZO SOFTWARE ILLUMINOTECNICO n. 2 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.

25 n. 25 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%).

26 PIANIFICAZIONE DIAGRAMMA DI GANTT n. 26 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

27 ARIA COMPRESSA DIMENSIONAMENTO RETE n. 27 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.