Esami di Stato Prima Sessione Giugno 2010 SECONDA PROVA SCRITTA (Caratterizzante la classe) 24 Giugno 2010 Sez. A - Ingegneria INDUSTRIALE

Transcript

1 Esami di Stato Prima Sessione Giugno 2010 SECONDA PROVA SCRITTA (Caratterizzante la classe) 24 Giugno 2010 Sez. A - Ingegneria INDUSTRIALE CLASSE 25/S Ing. AEROSPAZIALE Si consideri un velivolo ultraleggero con peso massimo al decollo di 500Kg con ala diritta. La corda alla radice è di 1.40m e quella al tip è di 1.00m e l apertura alare totale di 8.00 metri; essa è del tipo monongherone con centine equispaziate di 0.50m e con rivestimento in tela. Il candidato: a. definisca una soluzione generale dell ala in modo che la sua realizzazione sia di basso costo; b. indichi una soluzione strutturale per le centine per l ala monolongherone in esame; c. definisca le caratteristiche strutturali del longherone in modo che il fattore di carico positivo sia pari a 6 e quello negativo sia pari a -3.. d. Volendo rendere smontabile l ala per il trasporto del velivolo, proponga una soluzione appropriata a tale specifica richiesta producendo un disegno illustrativo della soluzione adottata ed evidenziandone le caratteristiche ai fini del trasporto su gomma. Nel funzionamento senza postcombustione il motore turbogetto di Figura 1 ha un rapporto di compressione: π c = p t 3 p t 2 = 24 una temperatura totale massima alla fine della combustione: T t 4 = 1800 K ed il getto sonico alla sezione di uscita: M 7 = 1 Figura 1. Schema del turbogetto.

2 Le efficienze dei componenti e le proprietà del gas sono: Componente Rendimento adiabatico Rapporto dei calori specifici Diffusore η d = 0.95 γ d = 1.40 Compressore η c = 0.84 γ c = 1.37 Bruciatore η b = 1.00 γ b = 1.35 Turbina η t = 0.91 γ t = 1.33 Ugello η n = 0.97 γ n = 1.34 La costante del gas può essere approssimata dal valore corrispondente a quello dell aria in aspirazione. Il potere calorifico del combustibile è: h f = kj kg Nelle seguenti condizioni di volo: Altitudine (m) Numero di Mach Pressione ambiente (kpa) Temperatura ambiente (K) determinare: a) la spinta specifica b) il consumo specifico c) il rendimento termico del motore d) il rendimento propulsivo e) il rendimento complessivo CLASSE 29/S Ing. dell AUTOMAZIONE Il candidato discuta le principali problematiche e le metodologie di progetto relative all utilizzo di regolatori digitali in impianti di automazione industriale. Il candidato discuta le principali tecniche di analisi per la verifica robusta delle prestazioni di sistemi di regolazione automatica a tempo continuo. CLASSE 26/S Ing. BIOMEDICA Il candidato descriva i principi che sono alla base della Tissue Engineering e per esplicitarli meglio, riporti un esempio di tessuto che può essere ingegnerizzato. Si mettano in luce i pro ed i contro di tale area biomedica, riferiti al tessuto preso in esame. Descrivere le tecniche utilizzabili per l integrazione di segnali vegetativi e variabili comportamentali nell indagine di patologie neurodegenerative. In particolare pensando ad una patologia specifica (ad esempio il Parkinson o l Alzheimer) dire quali segnali utili acquisire, quali informazioni estrarre ed in che modo per monitorare lo stato di avanzamento della patologia.

3 CLASSE 27/S Ing. CHIMICA Il candidato illustri l operazione di evaporazione trattando i seguenti punti: - principi di base - tipologie di apparecchiature e criteri di dimensionamento - scelta delle condizioni operative, operazioni sottovuoto e in multiplo effetto - apparecchiature ausiliarie (pompe, eiettori) Il candidato imposti inoltre i bilanci materiali ed energetici per uno schema in multiplo effetto. Il candidato descriva la catalisi eterogenea riferendosi a meccanismi fondamentali e tipologie di reattori. Per una tipologia di reattore a scelta il candidato imposti le equazioni di trasporto, discuta i numeri adimensionali e i regimi caratteristici, considerando anche gli effetti termici. CLASSE 31/S Ing. ELETTRICA Il candidato descriva in maniera dettagliata i componenti principali di un Azionamento Elettrico generico completo. Inoltre, il candidato indichi i possibili azionamenti elettrici utilizzabili nelle 3 diverse condizioni di esercizio di seguito indicate: a) sistema con potenza inferiore ad 0.5 kw, carico con coppia resistente costante, variazioni lente di velocità ed esigenze di posizionamento precise; b) sistema con potenza inferiore ad 5 kw, carico con coppia resistente variabile e variazioni repentine di velocità; c) sistema con potenza superiore a 50 kw, carico con coppia resistente costante e variazioni lente di velocità; Infine, per la condizione di esercizio c), il candidato scelga 1 tra le soluzioni proposte, disegni lo schema circuitale completo (multifilare comprendente anche gli eventuali componenti elettronici di potenza (Diodi, SCR, ecc.)) che a partire da una linea trifase a 4 fili (400 V, 50 Hz) arrivi fino al carico meccanico collegato all'asse dell'attuatore elettrico e descriva in maniera approfondita le ragioni che hanno portato alla scelta dei vari componenti utilizzati. Il candidato descriva le principali caratteristiche dei dispositivi/sistemi elettrici utilizzati per i servizi di sicurezza sia in ambiente industriale sia in ambiente medico. Si discutano le diverse soluzioni utilizzabili per l'alimentazione di emergenza e quella di sicurezza e si disegni almeno uno schema circuitale unifilare con le relative protezioni. Inoltre, con riferimento ad un sistema sistema industriale in cui sono presenti due linee di sicurezza che alimentano separatamente un gruppo di carichi prioritari e di emergenza (LINEA 1: P1tot=150 kw, cosfi1=0.8, V= 400 V) ed un sistema di pompe antincendio (LINEA 2: P2tot=20 kw, cosfi2=0.82 e tensione 400 V), dimensionare il Gruppo Elettrogeno di sicurezza in termini di potenza minima del motore primo e potenza apparente dell'alternatore. Infine, dire come deve essere protetta la LINEA 2 (tipo di cavo e di interruttore) che alimenta esclusivamente le pompe antincendio ed indicare le modalità di verifica per l'interruttore.

4 CLASSE 33/S Ing. Energetica e Nucleare L impianto schematizzato in figura provvede al fabbisogno sia di energia elettrica che termica di un campus universitario; in particolare fornisce, oltre all energia elettrica, acqua calda utilizzata per il riscaldamento dei locali ed acqua calda sanitaria. La caldaia C, produce vapor d acqua a 25 bar e 350 C che viene fatto espandere nella turbina T1 fino alla pressione di 2 bar. All uscita della turbina T1 la portata di vapore viene suddivisa in due parti: la prima attraversa lo scambiatore a condensazione S1 dove cede calore all acqua dell impianto di riscaldamento portandola da 40 a 90 C ed uscendone nello stato liquido saturo; la seconda si espande nella turbina T2 fino a 0,15 bar, attraversa poi l altro scambiatore a condensazione S2 e, dopo aver riscaldato l acqua sanitaria da 16 C fino a 40 C, ne esce nello stato liquido saturo per essere pompata nel miscelatore M alla pressione di 2 bar. Dal miscelatore M il fluido viene riportato alla pressione di 25 bar e reintrodotto nella caldaia C. Trascurando le cadute di pressione negli scambiatori e nel miscelatore, ed ipotizzando che le turbine, entrambe con rendimento isoentropico dell ordine di 0,8, producano complessivamente una potenza meccanica all albero di 4 MW mentre la potenza termica scambiata nello scambiatore S1 sia dell ordine di 8 MW, si esegua un dimensionamento di massima dell impianto. In particolare si definiscano: 1. la potenza termica scambiata nello scambiatore S2; 2. le potenze meccaniche erogate all albero rispettivamente dalle turbine T1 e T2; 3. la potenza termica erogata dalla caldaia; 4. le portate di acqua che fluiscono nei due scambiatori S1 ed S2; 5. i rendimenti termodinamici dell impianto; 6. le superfici di scambio dei due scambiatori. Il candidato consideri che negli scambiatori l acqua di ciascuna delle due utenze esterne si riscalda in modo praticamente isobaro e faccia opportune ipotesi semplificative sui valori dei coefficienti di scambio lato liquido e lato vapore e sulla tipologia di scambiatore da utilizzare. Il candidato discuta inoltre pregi e difetti della soluzione impiantistica analizzata Descrivere il sistema di controllo che permette ad un impianto nucleare di rispondere alle variazioni di carico della rete elettrica alla quale fornisce potenza ( regolazione frequenza-potenza). Esaminare i seguenti casi: 1. Caso di un singolo impianto nella rete 2. Caso di più impianti su una rete singola 3. Caso (effettivo) di più impianti in reti interconnesse.

5 CLASSE 34/S Ing. GESTIONALE Il candidato rediga Stato Patrimoniale e Conto Economico della DOG S.p.A. (articolando le voci di dettaglio delle varie categorie di bilancio), impresa operante nel settore alimentare con 2 linee di prodotti, al , dai quali si desuma: una redditività per l azionista del 12% un capitale proprio pari a , composto da almeno due tipologie di riserve, in aggiunta a quella prevista per legge (pari al limite obbligatorio) una rotazione delle attività pari a 0.4 un indice di indebitamento pari a 1.9 una linea di prodotti è commercializzata con il marchio ProntoBevi, acquistato dal concorrente CAT nel 2008 la presenza di tutte le aree della gestione un grave problema di liquidità Presentare la Nota Integrativa al bilancio di cui sopra, evidenziando i criteri di valutazione adottati. Si proceda, inoltre, a riclassificare il Bilancio di cui sopra, utilizzando il criterio finanziario per lo Stato Patrimoniale ed il Valore Aggiunto per il Conto Economico ed a presentare l analisi di bilancio completa della situazione finanziaria, economica e patrimoniale. La scelta delle fonti di finanziamento è correlata agli investimenti da effettuare. Dopo avere inquadrato il problema ed analizzata l origine del fabbisogno finanziario delle imprese, illustrare in dettaglio le tecniche e gli strumenti per analizzare la situazione finanziaria di un impresa. Si rediga, inoltre, il bilancio di un impresa X, a forma giuridica di società di capitali, che presenti una situazione di squilibrio finanziario e patrimoniale, commentando opportunamente le scelte operate. Si presenti, infine, l analisi di bilancio completa della situazione finanziaria, economica e patrimoniale. CLASSE 36/S Ing. MECCANICA CLASSE 36/S Ing. dei VEICOLI TERRESTRI Si discuta della rigenerazione termica relativamente ai differenti impianti motori termici, mettendo in evidenza sia gli aspetti termodinamici che quelli pratici di funzionamento ed illustrando schemi possibili di impianto. Il candidato definisca i concetti sui quali si basa lo strumento metodologico conosciuto con il termine di Group Technology che sta alla base di un qualsiasi progetto di introduzione di automazione flessibile. Dopo aver illustrato le tecniche CAPP per la pianificazione dei processi di produzione, il candidato definisca cosa si intende per un sistema FMS (flexible manufacturing system) e ne indichi le modalità per la sua progettazione.