IMPIANTI MECCANICI Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica ASSET LIFE CYCLE MANAGEMENT DIAGRAMMA DI GANTT

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1 ASSET LIFE CYCLE MANAGEMENT DIAGRAMMA DI GANTT n. 1 Costruire il diagramma di Gantt della realizzazione di una generica opera industriale costituita dalle attività riportate nel seguente prospetto, ciascun caratterizzata da una durata (deterministica) e dalle attività propedeutiche che devono essere necessariamente terminate prima del suo inizio. Attività Tempo Precedenza A 3 - B 6 A C 2 B D - E 5 A F 7 D, C G 6 F H 6 F I 3 F L 8 H M 5 I N 7 L, I, G O 3 N, M P 6 O Definire il tempo di realizzazione dell'opera ed individuare il percorso critico.

2 ANALISI ECONOMICA ANALISI COSTI-RICAVI n. 2 a) Si determinino gli indicatori economici dell'intervento di realizzazione di un impianto produttivo caratterizzato dai costi e dai ricavi riportati nel seguente prospetto. Costi/Ricavi Valore Costo impianto [ ] Costo esercizio [ /anno] Costo smaltimento [ ] Ricavi [ /anno] La vita utile dell impianto è pari a 10 anni. b) Si ripeta il calcolo tenendo conto dell'attualizzazione, considerando un tasso del 2%.

3 ANALISI ECONOMICA ANALISI DIFFERENZIALE n. 3 a) Si determini l'investimento ottimale dal punto di vista economico tra le due alternative di impianti produttivi che presentano i seguenti costi e ricavi. Costi/Ricavi Alternativa A B Costo impianto [ ] Costo esercizio [ /anno] Costo smaltimento [ ] Ricavi [ /anno] La vita utile dell impianto è pari a 10 anni, mentre il tasso di attualizzazione sarà pari al 2%. b) Si valuti quale deve essere il valore del ricavo annuo dell'opzione B per rendere le opportunità indifferenti dal punto di vista economico. Costi/Ricavi Alternativa A B Costo impianto [ ] Costo esercizio [ /anno] Ricavi [ /anno] x La vita utile dell impianto è pari a 8 anni ed il tasso di attualizzazione del 2%.

4 ANALISI ECONOMICA VALUTAZIONE ECONOMICA DEGLI INVESTIMENTI n. a) Valutare la convenienza economica dell'installazione di un impianto fotovoltaico per la produzione di energia elettrica. Le caratteristiche tecniche e costi dell'impianto sono i seguenti: Potenza di picco: 20 kwp; Costo d'impianto specifico: /kwp; Produzione energetica specifica media annua: kwh/( kwp anno); Costo di esercizio annuo: 0,5% del costo d'impianto; Costo di manutenzione straordinaria (al decimo anno):.000 ; Costo di dismissione: Il costo dell'energia elettrica è pari 0,18 /kwh. La vita utile dell impianto è pari a 20 anni, mentre il tasso di attualizzazione è pari al 2%. b) Ripetere il calcolo in presenza di un bonus fiscale che restituisca il 50% del costo d'impianto in 10 rate annuali di pari importo.

5 ANALISI ECONOMICA BREAK EVEN POINT n. 5 a) Determinare il Break Even Point di un impianto produttivo caratterizzato dai seguenti dati: Costi: Manodopera: Impianti e macchinari (quota annuale): Energia: 8,00 /pezzo Materie prime: 5,00 /pezzo Trasporti materie prime e prodotti finiti: 12,00 /pezzo Smaltimento rifiuti: 10,00 /pezzo Ricavi: Vendita prodotto finito: 80,00 /kg b) Determinare il ricavo unitario che determina un Break Even Point di pezzi/anno in presenza dei seguenti costi: Costi: Manodopera: Impianti e macchinari (quota annuale): Energia: 5,00 /pezzo Materie prime: 10,00 /pezzo Trasporti materie prime e prodotti finiti: 10,00 /pezzo Smaltimento rifiuti: 5,00 /pezzo

6 3 6 a.a APPROVVIGIONAMENTO IDRICO DIMENSIONAMENTO RETE IDRICA APERTA n. 6 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 (tempo di funzionamento 8200 h/anno, costo unitario 0,16 /kwh). P3=3 atm P5=2,5 atm P6= atm 6 10 Utenza Pressione [atm] Portata [m 3 /h] ,5 6 6

7 1 5 3 V [m3/h] V [m3/h] V [m3/h] a.a APPROVVIGIONAMENTO IDRICO SERBATOIO DI ACCUMULO n. 7 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 al serbatoio.

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] v [m 3 /kga] h [kj/kga] , ,

9 PSICROMETRIA TRASFORMAZIONI ELEMENTARI n Miscelazione. 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. Riscaldamento. 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. Riscaldamento.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%.. Raffreddamento. 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. Raffreddamento. 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. 6. Raffreddamento e deumidificazione. 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. Umidificazione adiabatica. 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. Umidificazione adiabatica. 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.

10 PSICROMETRIA IGROMETRO DI WATSON n. 10 Completare la tabella seguente utilizzando il Diagramma di Mollier. # TBS [ C] TBU [ C] TRUG [ C] ϕ [%]

11 n. 11 CLIMATIZZAZIONE CALCOLO TRASMITTANZA Calcolare la trasmittanza delle seguenti strutture (con i = 8 W/(m 2 K), e = 23 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 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 determinando lo spessore di isolante tale da ottenere un valore di trasmittanza pari a 0,3 W/(m 2 K).

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=26 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 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 totale pari a 3,2 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 utilizzati apparecchi illuminanti dotati di lampade con flusso luminoso pari a 7,5 klm. Il solido fotometrico del centro illuminante è riportato nella figura a lato (intensità luminosa in cd/klm). Le lampade sono montate con un'altezza di sospensione di 3 m sopra il piano di lavoro e disposte in ambiente come riportato nella pianta di seguito riportata. L'impianto deve essere in grado di soddisfare una richiesta di illuminamento pari a 00 lux. Si effettui la verifica dell'impianto attraverso: 1. verifica del valore di illuminamento richiesto; 2. rapporti Emin/Emax e Emin/Emed. 1,5 3 1,5

18 n. 18 ILLUMINAZIONE VALUTAZIONE ECONOMICA INTERVENTO DI EFFICIENTAMENTO ENERGETICO Si valuti dal punto di vista economico la possibilità di sostituire le lampade esistenti di un edificio industriale con componenti aventi maggiore efficienza energetica. Dati generali φ = lm N = 0 lampade Na = 0 apparecchi illuminanti hf = h/a ce = 0,18 /kwh Situazione esistente: lampade a vapori di mercurio a bassa pressione µ = 70 lm/w cs = 20 /lampada MTTF = h Intervento proposto: lampade a LED µ' = 160 lm/w ci = 200 /apparecchi illuminanti cs' = 25 /lampada MTTF' = h Valutare Pay Back Period e Valore Attuale Netto a 10 anni (i = 5%). Ripetere il calcolo considerando un sistema di incentivazione che permetta di recuperare il 0% della spesa di installazione delle lampade LED ripartito in quote annuali uguali nei primi 5 anni di vita dell'impianto.