SCUOLA POLITECNICA INGEGNERIA ENERGETICA E NUCLEARE TERMOTECNICA E IMPIANTI TECNICI C.I. 1 semestre Facoltativa Voto in trentesimi

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1 SCUOLA ANNO ACCADEMICO OFFERTA 2015/2016 ANNO ACCADEMICO EROGAZIONE 2015/2016 CORSO DILAUREA MAGISTRALE INSEGNAMENTO CODICE INSEGNAMENTO MODULI NUMERO DI MODULI 2 SETTORI SCIENTIFICO-DISCIPLINARI SCUOLA POLITECNICA INGEGNERIA ENERGETICA E NUCLEARE TERMOTECNICA E IMPIANTI TECNICI C.I. Si ING-IND/10, ING-IND/11 DOCENTE RESPONSABILE LA ROCCA VINCENZO Professore Associato Univ. di PALERMO ALTRI DOCENTI ORIOLI ALDO Professore Ordinario Univ. di PALERMO CFU 15 PROPEDEUTICITA' ANNO DI CORSO 1 PERIODO DELLE LEZIONI MODALITA' DI FREQUENZA TIPO DI VALUTAZIONE ORARIO DI RICEVIMENTO DEGLI STUDENTI LA ROCCA VINCENZO Professore Associato Univ. di PALERMO 1 semestre Facoltativa Voto in trentesimi LA ROCCA VINCENZO Lunedì 10:00 11:00 DEIM ed.9, stanza T128. ORIOLI ALDO Lunedì 12:00 13:00 DEIM - Stanza T206 Martedì 12:00 13:00 DEIM - Stanza T206 Mercoledì 12:00 13:00 DEIM - Stanza T206 Giovedì 12:00 13:00 DEIM - Stanza T206 Venerdì 12:00 13:00 DEIM - Stanza T206

2 DOCENTE: Prof. VINCENZO LA ROCCA ORGANIZZAZIONE DELLA DIDATTICA VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO Lezioni ed esercitazioni Prona in itinere e prova orale RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI TERMOTECNICA Conoscenza e capacità di comprensione Lo studente al termine del Corso avrà conoscenze approfondite di Termotecnica applicata ai processi energetici e di metodologie di calcolo di progetto per la caratterizzazione del funzionamento di apparecchi di scambio termico, di caldaie e di forni industriali. Per il raggiungimento di questo obiettivo il corso comprende: lezioni frontali; analisi e discussione di casi di studio. Per la verifica di questo obiettivo l esame comprende una prova orale sugli argomenti del programma. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Lo studente sarà in grado di applicare concretamente alle problematiche reali, sia di verifica che di progetto, le nozioni apprese durante il Corso. Per il esercitazioni guidate. Per la verifica di questo obiettivo parte della prova orale d esame è dedicata alla soluzione di semplici esercizi. Autonomia di giudizio Lo studente sarà in grado di riconoscere e classificare i fenomeni fisici oggetto del Corso per una corretta gestione degli stessi nella prassi lavorativa. Per il esercitazioni guidate. Per la verifica di questo obiettivo parte della prova orale d esame è dedicata alla soluzione di semplici esercizi. Abilità comunicative Lo studente acquisirà la capacità di comunicare ed esprimere i concetti inerenti la disciplina. Sarà in grado di sostenere conversazioni e redigere documenti basilari inerenti le tematiche affrontate durante il Corso. Per il raggiungimento di questo obiettivo il corso comprende lezioni frontali ed esercitazioni guidate. Per la verifica di questo obiettivo parte della prova orale d esame è dedicata alla soluzione di semplici esercizi. Capacità d apprendimento Lo studente al termine del Corso sarà in grado di progettare scambiatori di calore, caldaie, forni e di studiarne le caratteristiche di funzionamento con appropriati modelli di simulazione, di progettare la componentistica di sistemi energetici complessi e di affrontare lo studio di componenti afferenti a processi complessi per l innovazione tecnologica di sistemi ed impianti energetici. Per il esercitazioni guidate. Per la verifica di questo obiettivo parte della prova orale d esame è dedicata alla soluzione di semplici esercizi. IMPIANTI TECNICI Conoscenza e capacità di comprensione Il Corso mira all acquisizione della conoscenza della normativa e delle tecniche di progettazione degli impianti di riscaldamento, raffrescamento e ventilazione degli edifici. La verifica dell acquisizione della conoscenza e della capacità di comprensione avverrà tramite un esame finale durante il quale lo studente dovrà esporre gli argomenti trattati nel corso. Conoscenza e capacità di comprensione applicate: Il Corso consente l applicazione delle conoscenze e degli strumenti metodologici per intervenire con specifica competenza nella progettazione degli impianti di riscaldamento, raffrescamento e ventilazione degli edifici. Per rendere più efficace la comprensione delle conoscenze teoriche, saranno svolte delle esercitazioni per il calcolo e il dimensionamento dei componenti impiantistici. La capacità di applicare la conoscenza appresa sarà sviluppata anche tramite l uso degli strumenti informatici normalmente impiegati in ambito professionale. La verifica della conoscenza e capacita di comprensione applicate acquisita dallo studente avverrà, durante l esame finale, tramite la discussione degli argomenti trattati e l applicazione di qualcuno dei metodi numerici descritti nel corso. Autonomia di giudizio: Il Corso mira a realizzare l integrazione tra le conoscenze derivanti dallo studio delle altre discipline, di base e professionalizzanti, inserite nel Corso di Laurea triennale e nel Corso di Laurea Magistrale (matematica, fisica, fisica tecnica, macchine, energetica, termotecnica, impianti elettrici, etc.) in modo da permettere di gestire, in modo critico e autonomo, le scelte legate alla complessità del processo progettuale. Lo studente sarà in grado selezionare le

3 soluzioni progettuali più opportune e dimensionare tutti i componenti dell impianto tenendo nella dovuta considerazione le ricadute etiche e sociali legate a scelte energetiche ed economiche che non dovessero seguire le regole della buona tecnica dettate dalle conoscenze acquisite. L acquisizione dell autonomia di giudizio da parte dello studente sarà verificata, durante l esame finale, tramite l illustrazione critica delle possibili scelte progettuali. Abilità comunicative: Il Corso consente di sviluppare l abilità di comunicare, in modo chiaro e privo di ambiguità, a qualsiasi tipo di interlocutore, le ragioni delle scelte progettuali effettuate e il loro collegamento con le sottostanti conoscenze teoriche. L acquisizione delle abilità comunicative da parte dello studente sarà verificata durante l esame finale. PREREQUISITI Capacità di apprendere: Il Corso mira a sviluppare le capacità di apprendimento che consentono di affrontare lo studio, in modo autonomo o auto-diretto, delle successive discipline del Corso di Laurea Magistrale e di quanto dovrà essere ulteriormente appreso allo scopo di mantenere il più adeguato livello di aggiornamento professionale e/ o scientifico nel corso della futura carriera di Ingegnere energetico e nucleare. Tale capacità sarà sviluppata sollecitando lo studente ad attingere in modo autonomo da fonti teoriche e d informazione, diverse da quelle proposte durante il corso, cercando testi, normative, leggi, siti web, articoli scientifici, etc. in cui gli argomenti sono trattati in lingue diverse dall italiano e secondo approcci culturali e tecnologi che non appartengono alla tradizione italiana. La capacità di apprendere sarà verificata nel corso dell esame finale durante il quale lo studente darà prova della consapevolezza raggiunta e della capacità critica di analisi e sintesi degli aspetti teorici e applicativi della disciplina studiata.

4 TESTI CONSIGLIATI MODULO IMPIANTI TECNICI Prof. ALDO ORIOLI C. Pizzetti Condizionamento dell aria e refrigerazione, Masson Italia Editori A. Briganti Manuale della climatizzazione, Tecniche Nuove A. Briganti Il Condizionamento dell aria, Tecniche Nuove Normativa tecnica UNI Materiale didattico messo a disposizione durante il corso TIPO DI ATTIVITA' AMBITO NUMERO DI RISERVATE ALLO STUDIO PERSONALE NUMERO DI RISERVATE ALLE ATTIVITA' DIDATTICHE ASSISTITE OBIETTIVI FORMATIVI DEL MODULO B Ingegneria energetica e nucleare Il corso si prefigge di fornire le necessarie conoscenze per la moderna progettazione, energeticamente orientata ed economicamente sostenibile, degli impianti di riscaldamento, raffrescamento e ventilazione degli edifici PROGRAMMA 1 Presentazione del corso e degli ausili didattici Lezioni 2 Elementi di psicrometria. Psicrometria. Aria umida. Saturazione. Definizioni dell umidità. Temperatura di rugiada. Entalpia dell aria umida. Temperatura di saturazione adiabatica. Temperatura di bulbo umido. Misura della temperatura. Misura dell umidità. Diagramma psicrometrico. Diagramma ASHRAE. Principali trasformazioni psicrometriche. 3 Le condizioni ambientali per il benessere. Il benessere termo-igrometrico. Bilancio energetico del corpo umano. La termoregolazione del corpo umano. Condizioni per il benessere termo-igrometrico. Previsione del benessere termico. Indici ambientali. Condizioni ambientali di progetto. Equazione di Fanger. Indici di comfort. Indici di sensazione. 6 I carichi termici invernali. Il calcolo termico invernale. Temperature di progetto. Trasmittanza termica degli elementi. perimetrali. Trasmittanza termica delle finestre. semplici. Trasmittanza termica delle finestre doppie. Trasmittanza termica delle vetrate. Dispersione termica totale per uno spazio riscaldato. Dispersioni termiche direttamente verso l esterno. Dispersioni termiche attraverso uno spazio non riscaldato. Dispersioni termiche attraverso il terreno. Dispersioni termiche verso o da spazi riscaldati a temperature diverse. Dispersioni termiche per ventilazione. Spazi riscaldati in modo intermittente. Carico termico di progetto. 3 I carichi termici estivi. Il calcolo termico estivo. Rientrate di calore per radiazione solare dalle finestre. Rientrate di calore per trasmissione attraverso l involucro edilizio. Carichi termici interni. Infiltrazioni d aria. 6 Le tipologie impiantistiche. Classificazione degli impianti di climatizzazione. Gli impianti a tutta aria. Impianti a tutta aria per zona singola. Impianti a un solo canale per zone multiple. Impianto a doppio canale. Impianto multizone. Impianto a doppio condotto. Gli impianti ad aria-acqua. Impianto a ventilconvettori e aria primaria. Impianto a ventilconvettori e aria primaria. Impianto a induttori e aria primaria. Impianto a elementi radianti e a pannelli. Impianti a espansione diretta del fluido refrigerante. Criteri di scelta del tipo di impianto di condizionamento. 2 La qualità dell aria. Qualità dell aria. Contaminanti dell aria. Qualità dell aria negli ambienti confinati. Meccanismi di ricambio dell aria. La ventilazione. Moto dell aria in un ambiente. Normativa italiana sulla ventilazione. La filtrazione dell aria. Tipi di filtri. Scelta del tipo di filtro. 2 Il trattamento dell aria. L uso dell aria come fluido termovettore. Le unità di trattamento dell aria. I trattamenti dell aria. Miscelazione dell aria. Riscaldamento e raffreddamento dell aria. Umidificazione dell aria. Deumidificazione dell aria. Compensazione dei carichi termici dell ambiente. Climatizzazione estiva a tutta aria. Climatizzazione invernale a tutta aria. 3 La diffusione del'aria. La distribuzione dell aria nell ambiente. Sistemi completamente miscelati. Classificazione dei diffusori. Prestazione di un sistema di diffusione dell aria. Sistemi completamente stratificati. Sistemi parzialmente miscelati. Tipi di terminali per la distribuzione dell aria. Scelta e collocazione delle griglie di aspirazione. 2 I canali dell'aria. L equazione di Bernoulli. Perdite di energia per attrito. Perdite dinamiche di energia. Scelta del ventilatore. Realizzazione dei canali. Metodi di progettazione dei canali. Accorgimenti costruttivi. Isolamento termico dei canali.

5 2 Il calcolo delle tubazioni. I circuiti idraulici. I materiali per i circuiti idraulici. L equazione di Bernoulli. Perdite di energia per attrito. Perdite dinamiche di energia. Scelta della pompa di circolazione. Componenti dei circuiti idraulici. Vasi di espansione. Disareazione delle tubazioni. Installazione delle tubazioni. Isolamento termico delle tubazioni. Esercitazione sul dimensionamento di un circuito idraulico. 5 Le centrali termo-frigorifere. Generatori di calore a combustione. Gruppi frigoriferi. Gruppi frigoriferi a compressione. Gruppi frigoriferi ad assorbimento. Pompe di calore. Torri di raffreddamento e condensatori remoti. Schemi di impianto. La regolazione degli impianti di condizionamento. 1 La regolazione automatica. Tipi di controllo.sensori. Controllori. Componenti controllati e attuatori. Schemi tipici di regolazione. Esercitazioni 3 Esercitazione sul calcolo dei carichi termici invernali. 4 Esercitazione sull'uso di software per il calcolo dei carichi termici estivi e invernali. 4 Esercitazione sul trattamento dell'aria. 4 Esercitazione sul dimensionamento dei canali dell'aria. 1 Esercitazione sul dimensionamento di un circuito idraulico. TESTI CONSIGLIATI MODULO TERMOTECNICA Prof. VINCENZO LA ROCCA Dispense, appunti e copie di articoli e manuali distribuiti durante il corso D.Annaratone, Generatori di vapore, CLUP, 1998 S.S.Kutateladze, A councise encyclopedia of heat transfer, 1971 W.Trinks, M.H.Mawhinney; Industrial furnaces, J.Wiley, 1953 A.Bejan, G.Tsatsaronis, Michael Moran Thermal design and optimization J.Wiley, 1996 TIPO DI ATTIVITA' AMBITO NUMERO DI RISERVATE ALLO STUDIO PERSONALE NUMERO DI RISERVATE ALLE ATTIVITA' DIDATTICHE ASSISTITE OBIETTIVI FORMATIVI DEL MODULO B Ingegneria energetica e nucleare Obiettivo del modulo è quello di approfondire lo studio della Termotecnica applicata ai processi energetici e di metodologie di calcolo di progetto per la caratterizzazione del funzionamento di apparecchi di scambio termico, di caldaie e di forni industriali. Scopo del corso, oltre allo studio della teoria, è l'acquisizione di una certa familiarità con le varie tecniche di calcolo. A ciò tendono le esercitazioni, alle quali si raccomanda di aggiungere lo svolgimento di esercizi anche con l'aiuto dei testi consigliati PROGRAMMA Lezioni 25 Scambiatori di calore: tipologie di scambiatori a tubi e mantello, testata anteriore, mantello, testata posteriore, il fascio tubiero, diaframmi, altri componenti dello scambiatore, scambiatori a piastre, scambiatori a tubi alettati, differenza di temperatura media logaritmica, calcolo di progetto e verifica di uno scambiatore, calcolo delle perdite di carico, valvole di regolazione degli impianti; valvole a due vie, a tre e a quattro vie, calcolo delle valvole di regolazione. 22 Caldaie: caratteristiche costruttive delle caldaie, varie tipologie di caldaie: a tubi di fumo, a tubi d'acqua, ad elementi in ghisa, caldaie per la produzione di vapore saturo e surriscaldato, dimensionamento dalle caldaie, camere di combustione, temperatura adiabatica della fiamma, calcolo della camera di combustione, rendimenti delle caldaie, calcolo per via diretta ed indiretta. 15 Forni industriali: caratteristiche costruttive dei forni industriali, tipologie dei forni industriali, carico termico, scambi termici nei forni, calcolo e verifica dei forni. Esercitazioni 19 Vari esercizi sugli argomenti svolti durante le lezioni frontali