ALLEGATO A1 ESAME DI STATO PER L ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE II SESSIONE 2014 IV PROVA SCRITTA (04/02/2015) SEZIONE A

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1 ALLEGATO A1 ESAME DI STATO PER L ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE II SESSIONE 2014 IV PROVA SCRITTA (04/02/2015) SEZIONE A INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E PER IL TERRITORIO TRACCIA N. 1 Il Candidato progetti una capriata in legno massiccio (C30) avente schema strutturale all italiana (due montanti, una catena, due saette ed un monaco centrale). La configurazione geometrica è lasciata alla libera determinazione del Concorrente nel rispetto delle sotto-indicate prescrizioni dimensionali: luce L=10 m, freccia F=5 m e interasse fra elementi I=4 m. Ai fini della determinazione dei carichi si consideri: - Permanete portato: carico uniformemente ripartito pari a 15 kn/mq - Accidentale principale: come da Tabella 3.1.II delle Norme Tecniche sulle Costruzioni - Neve: Zona III, quota a s =250 m s.l.m. - Vento: Assente - Sisma Assente Il Candidato può assumere quanto non espressamente specificato dalla traccia sulla scorta dei valori comunemente impiegati nella pratica tecnica, purché la scelta sia opportunamente giustificata. TRACCIA N. 2 In un impianto di depurazione occorre realizzare un canale dissabbiatore che deve garantire una velocità di 0.30 m/s con portate variabili fra Qmin = 50 l/s e Qmax = 350 l/s. Si tenga presente che il collettore in ingresso all impianto di depurazione è un canale in gres a sezione circolare avente Diametro pari a 800 mm e pendenza longitudinale i = Si progetti la sezione del dissabbiatore e il restringimento di un venturimetro da collocare a valle di esso, in maniera da garantire un tirante hmax, opportunamente scelto in base ai dati suindicati, a valle del dissabbiatore in corrispondenza del passaggio della portata Qmax. Si valutino differenti forme della sezione del dissabbiatore. Si realizzino, utilizzando opportune scale grafiche, degli schemi rappresentativi dell opera, così come alcuni particolari esecutivi. Il candidato discuta, inoltre, possibili soluzioni tecnologiche alternative all uso del dissabbiatore a canale.

2 TRACCIA N. 3 Si prenda in esame il pendio riportato schematicamente nella figura sottostante. L= 22.5 m O H= 22.5 m Si calcoli, adottando il metodo Ordinario delle strisce (Metodo di Fellenius ovvero Svedese), il coefficiente di sicurezza relativo alla superficie di scivolamento circolare avente centro nel punto O (intersezione tra la verticale passante per il piede del pendio ed il piano orizzontale superiore). Il terreno costituente il pendio è omogeneo e dotato delle seguenti caratteristiche: peso dell unità di volume γ dry = 19.8 kn/m 3 (pendio asciutto) γ sat = kn/m 3 (pendio saturo) coesione c =22 kpa angolo d attrito φ =34 Si effettui il calcolo per i seguenti due casi: falda assente pendio interamente sommerso con pelo libero della falda coincidente con il piano orizzontale superiore Il calcolo dovrà essere svolto avvalendosi di calcolatrice tascabile (e non con impiego di software dedicato), dividendo il terreno in 15 strisce dello spessore di 1.5 m ciascuna. I dati numerici relativi a ciascuna striscia dovranno essere riportati in un opportuna tabella.

3 ALLEGATO A2 ESAME DI STATO PER L ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE II SESSIONE 2014 IV PROVA SCRITTA (04/02/2015) SEZIONE A INGEGNERIA CIVILE TRACCIA N. 1 L'oggetto della progettazione è una struttura intelaiata in c.a. La struttura ha 5 piani con altezza interpiano pari a 3.2 m e planimetria riportata in figura. La destinazione d uso è civile abitazione. 6 m 6 m 6 m 6 m 6 m Il Candidato: 1. effettui il pre-dimensionamento degli elementi strutturali; 2. definisca le azioni di progetto secondo le Norme Tecniche per le Costruzioni, in particolare: - i carichi permanenti (strutturali e non strutturali); - l'azione sismica (definita, in maniera semplificata, come una forza statica equivalente applicata a ciascun telaio) Stato Limite di ag Fa T*c Danno (SLD) 0.10 g sec Salvaguardia della Vita (SLV) 0.25 g sec 3. effettui il calcolo delle sollecitazioni degli elementi della struttura; 4. descriva sinteticamente le verifiche necessarie per il raggiungimento dei requisiti prestazionali relativi allo Stato Limite ultimo SLV ed allo Stato Limite di Esercizio SLD. 5. progetti le armature della travata e della pilastrata maggiormente sollecitate (con disegni esecutivi in scala opportuna). 6. Si descrivano i criteri di progetto delle fondazioni.

4 Ai fini delle verifiche si definiscano le combinazioni delle azioni secondo le NTC Le caratteristiche dei materiali sono a scelta del candidato. TRACCIA N. 2 Si consideri la trave di fondazione di un telaio in c.a. per un edificio di 5 piani. Ciascun pilastro trasferisce i seguenti carichi. 260 kn 490 kn 510 kn 280 kn Carichi fissi 23 kn*m 12 kn*m 15 kn*m 25 kn*m 195 kn 368 kn 382 kn 210 kn Carichi variabili 43 kn*m 12 kn*m 15 kn*m 50 kn*m 5.20 m 4.50 m 5.60 m Si immagini la fondazione sovrapposta ad un banco di sabbie, aventi peso unitario secco pari a 17.5 kn/m 3, peso specifico dei grani pari a 2.68, e caratterizzate dal seguente profilo di una prova CPT. La falda idrica oscilla tra le profondità di 2 e 5 m dal p.c. Sulla base dei dati sopra forniti: Si progetti la trave di fondazione nel rispetto del D.M Si stimino i cedimenti e se ne verifichi la compatibilità; Si effettui il dimensionamento strutturale della trave.

5 TRACCIA N. 3 Il collettore in arrivo a un impianto di depurazione a servizio di 40'000 abitanti equivalenti, è costituito da una tubazione in gres avente sezione circolare con diametro D = 1200 mm e pendenza longitudinale i = Lo studio idrologico ha consentito la stima della massima portata bianca al prefissato periodo di ritorno, valutata in 490 l/s. Si dimensioni un manufatto scolmatore che, in corrispondenza di eventi meteorici, provveda all allontanamento delle portate eccedenti quella da trattare, e si realizzino alcuni grafici rappresentativi dell opera. Il candidato ha facoltà di integrare eventuali dati dovesse ritenere necessari.

6 ALLEGATO A3 ESAME DI STATO PER L ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE II SESSIONE 2014 IV PROVA SCRITTA (04/02/2015) SEZIONE A INGEGNERIA ELETTRICA TRACCIA N kw 300 kw 500 kw P = A L 12 km I 8 km 11 km 13 km H G F 400 kw 10 km B 13 km C 9 km D 14 km E 350 kw 500 kw 400 kw Figura 1 Con riferimento allo schema unifilare di figura 1 e ai dati riportati in tabella I, supponendo la linea alimentata da entrambe le estremità ( interruttori B ed L chiusi), si richiede: 1) il progetto di massima e la verifica elettrica della linea aerea BL in conduttore di rame (distanza tra i conduttori 1200 mm) esercita a tensione nominale 20 kv, ammettendo una caduta di tensione massima del 4%. Successivamente, considerando la linea a sbalzo (interruttore B chiuso ed L aperto), si richiede: 2) la determinazione della massima caduta di tensione percentuale; 3) il calcolo delle potenze capacitive richieste localmente per rifasare tutti i carichi fino ad un fattore di potenza pari a 0.9; 4) la determinazione della massima caduta di tensione percentuale dopo il rifasamento localizzato dei carichi. Tabella I - Conduttori a corda di rame crudo per linee elettriche aeree Tipo di conduttore Sezione teorica [mm 2 ] Diametro [mm] Resistenza elettrica teorica a 20 C [Ω/m] 16/ / / / /

7 65/ / / / / / TRACCIA N. 2 Il candidato imposti il dimensionamento di un generatore sincrono trifase ad eccitazione amperiana e statore esterno che presenti le seguenti caratteristiche: Potenza apparente: 300kVA frequenza nominale: 50Hz tensione nominale: 1kV fattore di potenza: 0.8 rit velocità nominale: 1500 giri/min Connessione a stella Isolamento: classe F Come caratteristica magnetica del lamierino si utilizzi la seguente: TRACCIA N. 3 Il candidato progetti un sistema automatico per la misura dell energia che sia capace di misurare anche i disturbi della qualità dell alimentazione elettrica (PQ) in regime monofase. In particolare il sistema deve essere in grado di misurare potenze attiva e reattiva anche in condizioni di fornitura non sinusoidale con i seguenti dati di targa : potenza nominale 3 kw. tensione nominale 500 V frequenza nominale 50 Hz fattore di potenza nominale da -0.5 induttivo a 0,8 capacitivo

8 Analisi fino alla 50 armonica della 50Hz: Nello sviluppo del progetto si evidenzino i seguenti aspetti: - l architettura proposta; - l eventuale elaborazione delle informazioni acquisite (metriche, tempi di osservazione, tempi di integrazione, etc.); - le prestazioni in termini di risoluzione e accuratezza ottenibili; - le cause di incertezza presenti; - i vantaggi della soluzione proposta rispetto ad altre possibili.

9 ALLEGATO A4 ESAME DI STATO PER L ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE II SESSIONE 2014 IV PROVA SCRITTA (04/02/2015) SEZIONE A INGEGNERIA GESTIONALE TRACCIA N. 1 Un giovane ingegnere gestionale spagnolo possiede un imbarcazione di sua proprietà con cui trasporta passeggeri dal porto di Ibiza a Formentera. La vita residua dell imbarcazione è di tre anni e il suo valore di libro è pari a 7500 (da ammortizzare nei 3 anni a quote costanti). PARTE 1 Dall inizio del primo anno lo stesso servizio verrà anche offerto gratuitamente da un traghetto di proprietà del comune di Formentera, al fine di incrementare il turismo. Pertanto l imprenditore non potrà più ottenere alcun ricavo dalla sua attività. Inoltre si consideri che: Il giovane ingegnere può impiegare diversamente l imbarcazione, proseguendo a tempo pieno in una attività autonoma di offerta di gite ai turisti, ottenendo i seguenti risultati economici: Anno 1 Anno 2 Anno 3 Ricavi Costi operativi variabili L imbarcazione può essere venduta all inizio dell anno 1 per un valore pari a Se interrompe la sua attività autonoma, il giovane ingegnere può essere assunto, con un contratto triennale di lordi l anno, dal comune di Formentera. Trascurando gli effetti fiscali, verificare se per il giovane ingegnere sia o meno conveniente proseguire nella sua attività autonoma, ipotizzando un costo opportunità del capitale del 7%. PARTE 2 Si ipotizzi adesso che il giovane ingegnere voglia ampliare la sua attività di trasporto passeggeri tra Ibiza e Formentera acquistando altre cinque imbarcazioni. Si progetti un business plan contenente le seguenti voci: analisi della domanda e analisi del settore (facendo riferimento alla SWOT analysis ed al modello delle cinque forze di Porter); descrizione dell impresa (in termini di prodotti/servizi, modello di business e modello organizzativo); piano di marketing e piano commerciale; analisi economico-finanziaria (contenente ipotesi di pianificazione, conto economico previsionale, stato patrimoniale previsionale, analisi dei flussi di cassa e valutazione dell investimento previsionale). Per ciascuna delle voci precedenti, il candidato effettui ipotesi realistiche, sia quantitative sia qualitative, argomentando le scelte effettuate. Le ipotesi effettuate dovranno dimostrare la capacità di ragionamento e di svolgimento dei punti specifici.

10 TRACCIA N. 2 La Spicy è una delle unità di misura mondiali della piccantezza del peperoncino. Supponete che il grado di piccantezza si possa rappresentare lungo un segmento di lunghezza unitaria [0;1] dove lo 0 rappresenta il peperoncino non piccante e l'1 indica il peperoncino super-piccante. Le aziende D e R sono le uniche due produttrici di salsa di peperoncino nell'isola. Ognuna è caratterizzata da una funzione di costo totale pari a TC(q i ) = cq i + F, dove i = D; R e produce una sola varietà del prodotto, che indichiamo con X D e X R, come nella figura seguente: Supponete che ogni consumatore della città abbia una propria varietà ideale preferita e acquisti un solo vasetto di salsa. Le preferenze dei consumatori sono per ipotesi distribuite uniformemente lungo il segmento. Ogni consumatore, oltre al prezzo del prodotto, deve anche "sopportare" una disutilità associata al fatto che non consuma la propria varietà ideale del prodotto: tale fattore si traduce in un costo unitario pari a t. Assumete che tali "costi" di trasporto siano lineari. a) Calcolate la funzione di costo totale di acquisto del prodotto dell'impresa D e dell'impresa R, per un generico consumatore le cui preferenze sono situate in x b) Calcolate la funzione di domanda delle due imprese. c) Trovate le funzioni di risposta ottima per le due imprese. d) Calcolate i prezzi di equilibrio per le due imprese. e) Determinate l'espressione dei profitti. f) Calcolate l'espressione dell'effetto diretto (scelta della posizione) e dell'effetto strategico (scelta del prezzo). Mostrate analiticamente e discutete quale dei due effetti prevale. g) Supponete che il costo c sia pari a 5, e che l'avversione dei consumato verso 1'acquisto di un peperoncino con grado di piccantezza diverso quello preferito sia rappresentata dal valore t = 2. Se l'impresa D decidesse di produrre una salsa di peperoncino con grado di piccantezza pari a 0,2 Spicy mentre l'impresa R decidesse di produrne una pari a 0,7 Spicy, quali sarebbero i prezzi di equilibrio nell isola? E quali sarebbero i profitti delle due imprese? h) Ripetere i punti a) ad f) nel caso in cui i costi di trasporto avessero forma quadratica. TRACCIA N. 3 Si deve produrre un lotto di 500 pezzi del corpo della pompa oleodinamica rappresentato nella figura sottostante in acciaio C40, mediante lavorazione alle macchine utensili.

11 Il candidato scelga opportunamente il grezzo di partenza. Il candidato fornisca una descrizione globale del ciclo di lavorazione. Il candidato deve descrivere e motivare le scelte delle macchine utensili impiegate, le impostazioni delle singole lavorazioni, un possibile layout del sistema di lavorazione. Il candidato fornisca una descrizione schematica del ciclo mettendo in evidenza i piazzamenti del componente, le superfici da lavorare, gli utensili, i parametri di lavorazione. Il candidato calcoli per le diverse lavorazioni le forze e le potenze di lavorazione. Il candidato esegua, infine, una stima dei tempi di realizzazione e dei costi di produzione previsti e definisca alcune strategie di gestione e vendita del prodotto finito. Il candidato scriva il part program per l'esecuzione di una lavorazione del ciclo di lavorazione pianificato attraverso un tornio a controllo numerico.

12 ALLEGATO A5 ESAME DI STATO PER L ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE II SESSIONE 2014 IV PROVA SCRITTA (04/02/2015) SEZIONE A INGEGNERIA MECCANICA TRACCIA N. 1 Il candidato scelga un sistema di cogenerazione atto a soddisfare la richiesta elettrica e termica di un utenza industriale le cui rispettive curve di carico sono di seguito riportate. Si consideri, a tal scopo, un cogeneratore costituito da un motore a gas i cui reflui termici sono in parte recuperati ed inviati all utenza. Si giustifichi la fattibilità tecnico-economica-ambientale del sistema proposto rispetto ad un sistema tradizionale sulla base dei vincoli normativi previsti dalla normativa Cogenerazione ad Alto Rendimento CAR2011 (Decreti del Ministero dello Sviluppo Economico del 4 Agosto 2011 e del 5 Settembre 2011). Dati dell utenza: o sito = Cassino; o allacciamento industria alla rete nazionale = Media Tensione; o temperatura utenza termica = 90 C; o rendimento di conversione dell energia elettrica del sistema tradizionale (rete nazionale): η el,naz =0,46; o rendimento di conversione dell energia termica del sistema tradizionale (caldaia): η cald =0,9. Il candidato scelga opportunamente ulteriori parametri non esplicitamente forniti.

13 MODELLO Caratteristiche dei cogeneratori Potenza elettrica P e Rendimento elettrico η e Potenza termica P t,tot Rendimento termico η t Potenza immessa P i Costo unitario macchina (kw e ) (kw t ) (kw i ) ( /kw e ) M , , ,99 M , , ,59 M , , ,61 M , , ,00 M , , ,81 M , , ,00 M , , ,13 M , , ,69 Costo dell energia elettrica: Tariffa o Costo fisso (per punto di prelievo): 692 /pdp/anno; o Costo fisso (quota potenza): 28 /kw/anno; o Costo energia: F1=0,1478 /kwh e ; F2=0,1478 /kwh e ; F3=0,1280 /kwh e Accisa: 0,0121 /kwhe Prezzo di cessione alla rete (ritiro dedicato) dell energia elettrica: o F1=0, /kwh e ; F2=0, /kwh e ; F3=0, /kwh e Costo del metano: Tariffa per scaglioni di consumo scaglioni di consumo quota fissa quota variabile da Nm 3 a Nm 3 ( /anno) ( /Nm 3 ) , , , , , , , , > , Accisa per scaglioni di consumo scaglioni di consumo quota variabile da Nm 3 ( /Nm 3 ) ( /anno) , > , PCI metano: 9,59 kwh/nm 3 (CH 4 ); Fattori d emissione CO 2 0,483 kg(co 2 )/KWh e ; 2 t(co 2 )/Nm 3 (CH 4 ); TRACCIA N. 2 In figura è schematizzata una gruetta da officina. Progettare il sistema tenendo in conto le seguenti caratteristiche: struttura in acciaio;

14 braccio regolabile su tre posizioni; portata massima 1 tonnellata. Dimensionare gli elementi, scegliere opportunamente il martinetto idraulico e fornire i limiti di portata per ciascuna posizione del braccio estraibile. Fornire, inoltre, le proiezioni ortogonali dell assieme. TRACCIA N. 3 Si deve produrre un lotto di 500 pezzi del corpo della pompa oleodinamica rappresentato nella figura sottostante in acciaio C40, mediante lavorazione alle macchine utensili. Il candidato scelga opportunamente il grezzo di partenza.

15 Il candidato fornisca una descrizione globale del ciclo di lavorazione. Il candidato deve descrivere e motivare le scelte delle macchine utensili impiegate, le impostazioni delle singole lavorazioni, un possibile layout del sistema di lavorazione. Il candidato fornisca una descrizione schematica del ciclo mettendo in evidenza i piazzamenti del componente, le superfici da lavorare, gli utensili, i parametri di lavorazione. Il candidato calcoli per le diverse lavorazioni le forze e le potenze di lavorazione. Il candidato esegua, infine, una stima dei tempi di realizzazione e dei costi di produzione previsti e definisca alcune strategie di gestione e vendita del prodotto finito. Il candidato scriva il part program per l'esecuzione di una lavorazione del ciclo di lavorazione pianificato attraverso un tornio a controllo numerico.

16 ALLEGATO A6 ESAME DI STATO PER L ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE II SESSIONE 2014 IV PROVA SCRITTA (04/02/2015) SEZIONE A INGEGNERIA BIOMEDICA TRACCIA N. 1 In un azienda di componenti biomedici deve effettuarsi il collaudo dimensionale di una spina cilindrica di stagno (coefficiente di dilatazione lineare C -1, Modulo di Young N/mm 2 ) delle dimensioni da progetto (quota e tolleranza): i) lunghezza L= 20.0±0.04 mm e ii) diametro D=5.0±0.02 mm. Il candidato scelga adeguatamente lo strumento idoneo tra i due disponibili: 1. calibro centesimale con errore max dichiarato nel certificato di taratura di 0.02 mm ed incertezza di taratura di 0.02 mm con un livello di confidenza pari a circa il 95%; 2. micrometro centesimale analogico con errore max dichiarato nel certificato di taratura di 0.04 mm ed incertezza di taratura di 0.02 mm con un livello di confidenza pari a circa il 95%. Il candidato giustifichi le motivazioni della scelta sulla base delle prestazioni metrologiche, della facilità di misura e dell economicità del processo. Le misure sono successivamente condotte all interno del laboratorio metrologico dell azienda alla temperatura puntuale di 18.7 C (misurata con uno strumento avente incertezza dichiarata pari a 0.5 C ad un livello di confidenza di circa il 95%). Si supponga che vengano effettuate 5 misurazioni successive con i seguenti risultati: Lunghezza, mm Diametro, mm L D L D L D L D L D Il candidato, alla luce del risultato della misura e dell incertezza estesa stimata (tipo A e tipo B), valuti se per il componente in collaudo sia possibile dichiarare la conformità alle specifiche e, se applicabile, la percentuale di rischio associata alla decisione. In ultimo il candidato illustri sinteticamente il processo di taratura applicabile allo strumento prescelto ai fini della garanzia della riferibilità metrologica. TRACCIA N. 2 Si consideri un locale medico con presenza di apparecchiature elettromedicali e di una sala operatoria costituito da quattro stanze e due bagni avente superficie di circa 250 m 2. Il candidato, con riferimento ai dati forniti, rispettando le norme di progettazione e realizzazione degli impianti in ambiente medicale e proponendo le necessarie ipotesi aggiuntive: a) disegni lo schema unifilare dell intero impianto e ne dimensioni le relative condutture; b) disegni e dimensioni l'impianto di terra.

17 TRACCIA N. 3 Con riferimento allo schema di controllo a retroazione ed assegnato un processo descritto dalla funzione di trasferimento: P ( s) = ( s + 5) ( s + 1)( s + 2)( s + 10) K progettare un controllore tempo continuo, del tipo C( s) = R( s), tale che: h s l errore assoluto a regime per l inseguimento di un segnale a rampa lineare e A.4 la pulsazione di attraversamento del sistema sia ω t 0. 5rad il margine di fase sia m 40 ϕ s y d ( t) = t sia finito e Per comodità di utilizzo, si riportano di seguito le formule di inversione delle reti correttrici per apportare una correzione dei moduli di M (in numeri naturali) ed una correzione della fase di ϕ (in radianti) in corrispondenza della pulsazione di lavoroω. c Rete anticipatrice 1+ jωτ R( jω) = 1 + jωατ cos( ϕ) ω τ = M c sin( ϕ) 1 cos( ϕ) ατ = M ω sin( ϕ) c Rete ritardatrice 1+ jαωτ R( jω) = 1 + jωτ 1 cos( ϕ) ω τ = M c sin( ϕ) M cos( ϕ) ατ = ω sin( ϕ) c 0 < α <1 0 < α < 1 M >1 0 < M < 1 0 < ϕ < π / 2 π / 2 < ϕ < 0 Immaginando di voler implementare l algoritmo di controllo sviluppato su un sistema digitale, si scelga opportunamente il passo di campionamento T dei componenti digitali e se ne motivi la scelta. Si descriva infine una tecnica di sintesi del controllore tempo discreto per discretizzazione della funzione di trasferimento del controllore C (s).

18 ALLEGATO A7 ESAME DI STATO PER L ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE II SESSIONE 2014 IV PROVA SCRITTA (04/02/2015) SEZIONE A INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI TRACCIA N. 1 Si vuole progettare un ponte radio in visibilità, bidirezionale, alla frequenza f 0 =15 GHz e con tasso di trasmissione di 40 Mbit/s per ciascuna direzione. Sono date le specifiche di seguito elencate. La lunghezza del collegamento è R=20km. La comunicazione bi-direzionale è realizzata mediante accesso multiplo a divisione di tempo (TDM, time-division multiplexing). Si utilizza la modulazione 256-QAM. Se non altrimenti indicato, si assuma assenza di codifica di canale. Si hanno a disposizione antenne paraboliche, sia in trasmissione che in ricezione, con diametro D=0.5m ed efficienza η=0.6. Il ricevitore ha una cifra di rumore F=5dB. Il rumore additivo può essere modellato come un processo Gaussiano bianco con densità spettrale di potenza N 0 /2=2x10-21 [Watt/Hertz]. Si può assumere valido il modello di propagazione (path-loss) in spazio libero. Non idealità sono portate in conto considerando un attenuazione aggiuntiva L=10dB. Si assuma che canale di propagazione sia flat-flat (ovvero, non selettivo nel tempo e non selettivo in frequenza). Il candidato è libero di scegliere eventuali parametri di progetto non specificati. Quesiti: 1) Determinare la banda monolatera W da usare e l efficienza in banda del sistema di trasmissione (ovvero il numero di bit al secondo per Hz trasmessi) nel caso in cui si utilizzino forme d onda di Nyquist a coseno rialzato con fattore di roll-off α=0.2. 2) Assumendo che il canale di propagazione non sia affetto da fading, determinare la potenza media erogata dal trasmettitore necessaria a conseguire una probabilità di errore per bit a valle del demodulatore minore di 10-6 (nello svolgere tale punto e nel seguito, si assuma di usare una codifica di Gray e che la banda equivalente di rumore del filtro in ricezione coincida con W). 3) In riferimento al punto precedente, per ridurre la potenza trasmessa a parità di probabilità di errore sul bit, si hanno a disposizione due strade: a) usare un formato di modulazione 128- QAM (che richiede di allargare la banda del collegamento), oppure b) utilizzare antenne più performanti con diametro di 0.7 metri. Stabilire quale delle due soluzioni è preferibile. 4) Assumendo che il canale di propagazione introduca fading di Rayleigh, determinare la potenza media da trasmettere per avere un rapporto segnale rumore in ricezione alla stazione ripetitrice di 15 db per il 95% del tempo.

19 5) In riferimento al punto precedente, il candidato proponga una tecnica di trasmissione e/o ricezione in diversità a sua scelta per mitigare gli effetti del fading, quantificando il guadagno (in termini di minor potenza trasmessa) da essa fornito ed il costo di implementazione (in termini di risorse fisiche richieste). 6) Si assuma che la probabilità di errore su bit sia Si assuma di trasmettere pacchetti dati contenenti 10 5 bit e di usare un codice binario a rivelazione d errore in grado di individuare la presenza di non più p errori nel pacchetto. a. Calcolare la probabilità di ricevere un pacchetto errato (ovvero contenente almeno un errore); b. Progettare p in modo che il decoder si accorga della ricezione di un pacchetto errato almeno nel 99% dei casi. TRACCIA N. 2 Una sorgente discreta, senza memoria e con alfabeto A={x 1,, x 8 } emette simboli ogni T s =9.9219e-7 s; sia p i la probabilità del simbolo x i ; si assuma p 1 =1/2, p 2 =1/4, p 3 =1/8, p 4 =1/16, p 5 =1/32, p 6 =1/64, p 7 =p 8 =1/128. I simboli emessi dalla sorgente vengono compressi e convertiti in un flusso binario mediante l algoritmo di Huffman (codifica di sorgente). 1. Calcolare il tasso entropico della sorgente, il codice di Huffman, ed il numero medio di bit al secondo (R b ) prodotti. Il flusso di bit così prodotto viene inviato ad un modulatore numerico multilivello che trasmette 3 bit per ogni uso del canale mediante le seguenti forme d onda: s m (t) = E 1)π (m 1)π cos (m p T 4 1 (t) + sin p 4 2 (t), m = 1,,8 dove E > 0, T = 3 R b e p 1 (t) e p 2 (t) sono le forme d onda rappresentate qui di seguito. 2. Trovare una base ortonormale per lo spazio dei segnali e la rappresentazione geometrica delle forme d onda. Calcolare inoltre l energia media e la distanza minima della costellazione dei segnali. Il segnale modulato è trasmesso attraverso un cavo con banda monolatera B, lungo 20 Km e con attenuazione di 2 db/km. Si assuma che in ricezione il segnale sia corrotto da rumore additivo Gaussiano bianco, indipendente dal segnale trasmesso, con densità spettrale di potenza N 0 /2=2x10-14 [Watt/Hertz]. Si assuma inoltre assenza di interferenza intersimbolica. 3. Calcolare la densità spettrale di potenza del segnale in uscita dal modulatore e discutere la scelta della banda B del canale. 4. Disegnare lo schema a blocchi del ricevitore a minima probabilità di errore e descrivere il suo funzionamento. Si assuma nel seguito di utilizzare tale ricevitore.

20 5. Trovare la nearest neighbor approximation per la probabilità di errore su simbolo (P s ) in funzione del rapporto segnale rumore in ricezione. Sfruttando tale relazione, calcolare minima la potenza da trasmettere per avere P s Il candidato proponga a sua scelta una strategia per ridurre la potenza trasmessa a parità di probabilità di errore su simbolo, quantificando il guadagno (in termini di minor potenza trasmessa) da essa fornito ed il costo di implementazione (in termini di risorse fisiche richieste). Il candidato è libero di scegliere eventuali parametri di progetto non specificati. TRACCIA N. 3 Il sistema radiante in figura presenta un'antenna filiforme a λ/2 disposta verticalmente su un piano di C.E.P. infinito ad un'altezza h dal suolo, ed un'antenna filiforme a λ/2, disposta orizzontalmente sul piano di C.E.P. ad un'altezza h. La distanza tra le due antenne è h. Si trascurino i mutui accoppiamenti tra le antenne. Parametri di progetto: f= 3.4GHz d = 2.52km I 1 = 4.5mA θ = 42 ε r =3.38 h=9cm q=1.2cm b=1.1m 1. Calcolare la corrente I 2 tale da ottenere polarizzazione circolare per l'onda irradiata a grande distanza dalle due antenne per l'angolo θ. 2. Con il valore di corrente ottenuto al punto precedente, calcolare il campo elettrico e la sua polarizzazione nel punto P disegnato in figura, distante q da uno strato di dielettrico di permittività relativa ε r e spessore q, che si trova ad una distanza d dalle antenne. 3. Con il valore di corrente ottenuto al punto 1, calcolare la potenza massima ricevibile usando come antenna in ricezione una parabola di area efficace pari a 0.7 m 2, che si trova ad una distanza b a destra dello strato di dielettrico. La parabola lavora in polarizzazione lineare e può essere orientata in modo da massimizzare la potenza ricevuta. 4. Progettare una rete di adattamento per le due antenne filiformi in trasmissione, in modo da ottenere un coefficiente di riflessione massimo di -30dB per una banda frazionaria del 35%, sapendo che l'impedenza di uscita dei generatori in trasmissione è 300Ω.

21 ALLEGATO A8 ESAME DI STATO PER L ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE II SESSIONE 2014 IV PROVA SCRITTA (04/02/2015) SEZIONE A INGEGNERIA INFORMATICA TRACCIA N. 1 La società Cassino ICT vuole offrire un servizio per la vendita on-line di biglietti per eventi (teatro, Fiere, mostre, ecc), da mettere a disposizione di soggetti terzi. La società si occuperà di: a) pubblicizzare gli eventi dei soggetti terzi affiliati; b) raccogliere gli ordini di acquisto dei biglietti da parte dei clienti; c) informare i soggetti terzi dei biglietti richiesti dai clienti, d) gestire la spedizione dei biglietti tramite corriere. Gli utenti del servizio sono di tre tipologie, descritte di seguito con alcuni rilevanti casi d'uso. 1. Utenti finali, ovvero i clienti che intendono acquistare i biglietti Casi d'uso: 1. consultazione degli eventi disponibili 2. ricerca per tipologia di evento 3. emissione e pagamento del biglietto 2. Utenti affiliati, ovvero le aziende che intendono vendere i biglietti Casi d'uso: 1. affiliazione dei soggetti terzi alla rete gestita dalla società 2. immissione eventi con le relative caratteristiche 3. ricezione ordine di acquisto dei biglietti 3. Utenti amministratori, ovvero il personale dell'azienda Cassino ICT adibito alla gestione Casi d'uso: 1. gestione degli ordini dagli utenti finali 2. gestione dei pagamenti 3. gestione della consegna dei biglietti per mezzo di un corriere Ulteriori specifiche possono essere liberamente aggiunte dal candidato, ove ritenuto necessario. Il candidato, usando metodologie e notazioni standard (es. UML, ER, ecc.), progetti: 1. l'architettura ad alto livello del sistema; 2. le basi di dati previste dall'architettura a livello concettuale e logico (ricorrendo a ragionevoli ipotesi sul carico applicativo); 3. il servizio web usufruibile da Internet per gli utenti finali. Si commentino le scelte progettuali adottate dove opportuno e si indichino anche delle adeguate scelte tecnologiche per la realizzazione. Si mostrino, infine, i dettagli realizzativi relativi ad un caso d'uso a scelta con riferimento alle tecnologie adottate.

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