Corso di laurea - Area di Ingegneria - Accesso libero con prova di verifica obbligatoria delle conoscenze richieste per l'ammissione al corso. L'esito della prova non preclude la possibilità di immatricolarsi (D.M. 270/2004) - Classe L-9
Informazioni generali
Descrizione e obiettivi formativi:
L'obiettivo del percorso formativo è quello di approfondire — dopo una salda preparazione di base nelle discipline matematiche, fisiche e chimiche — lo studio dei processi di conversione e trasformazione dell’energia fino ad arrivare a trattare le macchine a fluido ed elettriche, gli impianti ed i sistemi energetici convenzionali, avanzati ed innovativi, nonché dei fondamenti dell’ingegneria ambientale.
Il corso si pone innanzitutto l’obiettivo di fornire una salda preparazione nelle discipline di base (matematica, fisica, chimica, informatica), fondamentali per la formazione di un ingegnere; intende quindi fornire conoscenze approfondite nelle discipline caratterizzanti l’ingegneria industriale, con particolare riferimento a quelle in cui si illustrano i processi di conversione, trasformazione e distribuzione delle diverse forme di energia (chimica, elettrica, meccanica, termica, etc.), nonché l’impiego dei fluidi tecnici nelle applicazioni ingegneristiche. Ulteriore obiettivo del corso è infine quello di garantire una preparazione di base nelle discipline fondamentali o dell’ingegneria meccanica o dell’ingegneria ambientale, a seconda del curriculum scelto.
Il percorso formativo si articola in due curricula, con un percorso comune comprendente insegnamenti obbligatori per un consistente numero di crediti, in modo da garantire una preparazione comune sulle discipline fondamentali, oltre alle attività a scelta dello studente e alle altre attività (lingua straniera, altre attività formative, prova finale); il percorso è completato da insegnamenti obbligatori differenziati per i due indirizzi.
Più specificamente, il primo anno e il primo semestre del secondo anno sono dedicati essenzialmente alle materie di base, con l’eccezione degli insegnamenti di disegno tecnico e fisica tecnica. Nel secondo semestre del secondo anno si completa la preparazione nell’ambito della chimica e si affrontano gli insegnamenti nell’ambito dell’ingegneria dei materiali.
Il terzo anno è costituito da un percorso comune che comprende gli insegnamenti che coprono discipline di particolare rilievo per il percorso di studi: elettrotecnica, macchine a fluido, sistemi per l’energia e l’ambiente, ingegneria ambientale. Nei due curricula proposti sono infine presenti gli insegnamenti che coprono discipline relative all’ingegneria meccanica, oppure un ulteriore approfondimento sull’ingegneria ambientale e sui sistemi energetici.
Sbocchi professionali:Il corso fornisce le competenze necessarie a gestire, sotto la supervisione di ingegneri esperti, sistemi energetici e ambientali anche complessi.
In particolare, i possibili sbocchi professionali riguardano:
Condizione occupazionale (indicatori di efficacia e livello di soddisfazione dei laureandi):
http://statistiche.almalaurea.it/universita/statistiche/trasparenza?CODICIONE=0580206200900009
Valutazione della didattica - Studenti
Anno accademico precedente
Sito web:
http://www.energetica.uniroma2.it/
Coordinatore:
Prof. Michela Vellini
tel. 06 7259 7203
e-mail vellini@ing.uniroma2.it
Segreteria didattica:
Sig.ra Anna Mezzanotte
tel. 06 7259 7156
e-mail: anna.mezzanotte@uniroma2.it
L'obiettivo del percorso formativo del corso di laurea in Ingegneria per l'Energia e l'Ambiente è quello di approfondire - dopo una salda preparazione di base nelle discipline matematiche, fisiche e chimiche - lo studio dei processi di conversione e trasformazione dell'energia fino ad arrivare a trattare le macchine a fluido ed elettriche, gli impianti ed i sistemi energetici convenzionali, avanzati ed innovativi, nonché dei fondamenti dell'ingegneria ambientale. Il corso si pone innanzitutto l'obiettivo di fornire una salda preparazione nelle discipline di base (matematica, fisica, chimica, informatica), fondamentali per la formazione di un ingegnere; intende quindi fornire conoscenze approfondite nelle discipline caratterizzanti l'ingegneria industriale, con particolare riferimento a quelle in cui si illustrano i processi di conversione, trasformazione e distribuzione delle diverse forme di energia (chimica, elettrica, meccanica, termica, etc.), nonché l'impiego dei fluidi tecnici nelle applicazioni ingegneristiche.
Ulteriore obiettivo del corso è infine quello di garantire una preparazione di base nelle discipline fondamentali o dell'ingegneria meccanica o dell'ingegneria ambientale, a seconda del curriculum scelto. Il percorso formativo si articola dunque in due curricula, con un percorso comune comprendente insegnamenti obbligatori per un consistente numero di crediti, in modo da garantire una preparazione comune sulle discipline fondamentali, oltre alle attività a scelta dello studente e alle altre attività (lingua straniera, altre attività formative, prova finale); il percorso è completato da insegnamenti obbligatori differenziati per i due indirizzi. Più specificamente, il primo anno e il primo semestre del secondo anno sono dedicati essenzialmente alle materie di base, con l'eccezione degli insegnamenti di disegno tecnico e fisica tecnica.
Nel secondo semestre del secondo anno si completa la preparazione nell'ambito della chimica (disciplina di fondamentale importanza nel settore dell'energia e dell'ingegneria ambientale) e si affrontano gli insegnamenti nell'ambito dell'ingegneria dei materiali (scienza delle costruzioni, tecnologia dei materiali). Il terzo anno è costituito da un percorso comune che comprende gli insegnamenti che coprono discipline di particolare rilievo per il percorso di studi: elettrotecnica, macchine a fluido, sistemi per l'energia e l'ambiente, ingegneria ambientale.
Nei due curricula proposti sono infine presenti gli insegnamenti che coprono discipline relative all'ingegneria meccanica, oppure un ulteriore approfondimento sull'ingegneria ambientale e sui sistemi energetici.
Per essere ammessi al corso di laurea occorre essere in possesso di un diploma di scuola secondaria superiore o di altro titolo di studio conseguito all'estero, riconosciuto idoneo.
È altresì richiesto il possesso o l'acquisizione di un'adeguata preparazione iniziale in materie di base quali matematica, fisica, chimica e comprensione verbale. In particolare, per l'accesso al corso di laurea è richiesto il superamento di un test di verifica sulle suddette materie.
Il mancato superamento del test di verifica dà luogo ad obblighi formativi, che lo studente dovrà colmare secondo le modalità definite nel Regolamento didattico del corso di studio.
Ogni attività umana ha a che fare con materia ed energia e conseguentemente ogni attività umana richiede energia in forma utile (energia elettrica, energia meccanica e calore) da generare sfruttando le fonti di energia. Le fonti fossili (che costituiscono la massima parte del consumo di fonti energetiche primarie) non possono essere considerate disponibili in quantità illimitata ed è altresì ben nota la loro dipendenza da equilibri politici internazionali che possono portare a rendere problematici e costosi i relativi approvvigionamenti; diventa poi fondamentale porre attenzione all’interazione tra l’utilizzo delle fonti fossili e l'ambiente, che non è un’entità capace di assorbire qualunque impatto, con l’obiettivo di minimizzare gli effetti nocivi per l’uomo, la natura e le cose. Alla luce di queste considerazioni in questi ultimi anni si è registrata una crescente attenzione alle problematiche energetiche ed ambientali, analizzando nel dettaglio tutte le fasi della “catena dell'energia”: dall'uso razionale delle fonti, ai sistemi più efficaci e puliti di conversione e trasformazione, alla distribuzione e/o vettoriamento dell’energia, al razionale utilizzo, da parte dei processi produttivi e degli utilizzatori finali, dell’energia in forma utile.
In tale contesto nasce l'ingegneria energetica che ha come obiettivo l’analisi e lo studio di queste tematiche di crescente importanza ed attualità. Il paradigma energetico sarà fondamentale nei prossimi anni in relazione alla necessità: - di disporre di tutta l'energia indispensabile per garantire lo sviluppo; - di porre in atto misure indifferibili di controllo e contenimento dell'impatto ambientale; - di coniugare benessere e tutela del pianeta. L'Ingegneria Energetica affronta tematiche progettuali e problematiche di esercizio di sistemi energetici al fine di garantire il miglior impiego delle risorse con il minimo impatto ambientale e forma profili professionali dotati di competenze specialistiche nell'ambito degli impianti energetici e dei loro componenti, sia sotto l'aspetto fenomenologico sia sotto quello della loro progettazione, esercizio, manutenzione ed interazione con l'ambiente, e nell’ambito delle problematiche di risparmio energetico e di ottimizzazione degli usi finali nel settore industriale e terziario. L'Ingegneria Energetica richiede competenze culturali nei seguenti settori: - principi fisici, chimici ed elettrici associati alle tematiche energetiche; - termofluidodinamica industriale ed ambientale; - macchine a fluido e sistemi per l'energia e l'ambiente; - macchine e sistemici elettrici per l’energia; - sistemi energetici emergenti, avanzati ed innovativi. Informazioni utili sono presenti al seguente link di Ateneo: https://web.uniroma2.it/it/percorso/didattica/sezione/ingegneria_energetica Informazioni dettagliate su tutti gli aspetti del CdS sono disponibili nel sito web del corso di studio
La prova finale persegue l’obiettivo di valutare l’autonomia e la maturità sviluppate dal candidato; a tal fine, il candidato è chiamato a discutere, di fronte a una commissione esaminatrice, un elaborato personale svolto su un argomento assegnato da un docente guida o sulle attività svolte nell’ambito di un tirocinio curriculare presso un’Azienda sotto la supervisione di un tutor esterno. Lo svolgimento della prova finale prevede che il laureando esponga il proprio elaborato di fronte alla commissione esaminatrice nel corso di una presentazione pubblica, della durata di 10–15 minuti, alla quale possono seguire domande da parte della commissione esaminatrice. Per sostenere la prova finale del corso di laurea lo studente deve avere superato tutti gli esami di profitto relativi agli insegnamenti inclusi nel proprio piano di studi, le eventuali prove di idoneità ed essere in regola con il versamento delle tasse e dei contributi richiesti. La commissione esaminatrice per la valutazione della prova finale è costituita da cinque componenti selezionati tra i docenti dell’Ateneo. La votazione finale è espressa in centodecimi.
Qualora si raggiunga il punteggio massimo, la commissione esaminatrice può, a giudizio unanime, attribuire la lode. Per accedere alla prova finale lo studente deve presentare domanda alla segreteria studenti con modalità e tempi indicati in un’apposita sezione del sito della segreteria studenti (http://ing.uniroma2.it/area-studenti/segreteria-studenti/ti-vuoi-laureare/). Ulteriori dettagli sulla prova finale sono illustrati nel Regolamento Didattico, art.
11 (http://www.energetica.uniroma2.it/regolamento-didattico/laurea.html). Il calendario delle sedute di Laurea è disponibile al link qui di seguito indicato.
Per essere ammessi al corso di laurea occorre essere in possesso di un diploma di scuola secondaria superiore o di altro titolo di studio conseguito all'estero, riconosciuto idoneo. È altresì richiesto il possesso di un'adeguata preparazione iniziale in materie di base quali Matematica, Fisica, Chimica e Comprensione Verbale.
Pertanto, anche se l’accesso al corso di studio è libero, è necessario sostenere una prova di verifica obbligatoria delle conoscenze richieste per l’ammissione al corso di studio; l’esito della prova non preclude la possibilità di immatricolarsi. Annualmente viene pubblicato sul sito d’Ateneo e tempestivamente pubblicizzato sul sito della Macroarea, il Bando contenente tutte le disposizioni relative all’immatricolazione al corso di laurea ed in particolare: - la procedura di iscrizione al test, la modalità di svolgimento, la struttura del test di valutazione; - la soglia minima da conseguire nel test di valutazione per immatricolarsi senza obblighi formativi aggiuntivi (OFA); - la modalità di assegnazione degli obblighi formativi aggiuntivi (OFA) e del loro assolvimento; - le condizioni che consentono l’esonero dal test di valutazione.
Il disegno nel ciclo produttivo. Comunicazione tecnica nel ciclo di sviluppo prodotto: rappresentazione, utilizzazioni, trasmissione di informazioni. Standardizzazione e normazione: ISO e UNI, unificazione, enti di unificazione. Regole base del disegno. Assonometrie. Proiezioni ortogonali. Viste e ribaltamenti. Sezioni. Intersezione e sviluppo di superfici. Convenzioni particolari di rappresentazione. Quotatura. Quotatura funzionale, quotatura di lavorazione e processi tecnologici. Tolleranze. Tolleranze dimensionali. Designazione e scelta di tolleranze per accoppiamenti foro-albero mediante il sistema ISO. Rugosità e stati superficiali. Parametri significativi, indicazioni a disegno. Principali collegamenti mobili. Collegamenti filettati e dispositivi antisvitamento: caratteristiche e designazione di filettature e di elementi filettati. Linguette e chiavette. Generalità su altri collegamenti. Collegamenti fissi. Caratteristiche e
- Introduzione al problem solving - L’architettura del calcolatore - I diagrammi di flusso - Linguaggi di programmazione, compilazione e ciclo di esecuzione di un programma - Concetto di variabile - Tipo di dato numerico - Rappresentazione floating point a singola e doppia precisione - Il teorema del campionamento - Tipi di dato in matlab - Tipo numerico, tipo logico, tipo carattere - Le operazioni sui tipi di dato fondamentali - I vettori (creazione e manipolazione) - Le operazioni sui vettori - Matrici (creazione e manipolazione) - Le operazioni sulle matrici - Controllo di flusso (if-then-else, switch, for, while) - Funzioni matlab - Tecniche di debugging - Algoritmi di ordinamento - Ricorsione - Complessità
Parte I - Travi e Travature - La trave: geometria, cinematica, forze e sforzi - Le travature: giunzioni, sconnessioni e simmetrie - Equilibrio di travi piane ad asse curvilineo: equilibrio puntuale e equilibrio per parti - Deformazioni di travi ad asse rettilineo - Impieghi dell’equazione dei lavori virtuali - Elementi della teoria lineare delle travature elastiche ad asse rettilineo - Calcolo di incognite iperstatiche - Calcolo di spostamenti e rotazioni in travature iperstatiche - Instabilita` dell’equilibrio elastico Parte II - Stato di Sforzo nelle Travi - Richiami e complementi di algebra lineare: prodotto scalare, prodotto vettoriale e prodotto misto; prodotto diadico; tensori del secondo ordine; base ortonormale per lo spazio dei tensori; traccia e determinante; composizione e prodotto scalare di tensori; tensori simmetrici e tensori antisimmetrici. - Forze e sforzi in un continuo tridimensionale: sistemi di forze bilanciati; il teorema del tetraedro; forze di contatto e sforzo; sforzo e forze a distanza; simmetria del campo di sforzo; il principio dei lavori virtuali; tensioni e direzioni principali; tensione normale e tensione tangenziale. - Polarita` d’inerzia: il tensore d’inerzia; teorema di Huyghens; teorema di Steiner; l’ellisse d’inerzia; il nocciolo d’inerzia. - Il problema di Saint-Venant - Considerazioni generali: la rappresentazione del campo di sforzo in una trave; formulazione del problema di Saint-Venant; geometria; carichi applicati; sforzi; caratteristiche della sollecitazione; l’ipotesi di Saint-Venant; autovalori e autovettori; spostamento; tensore di deformazione; l’equazione costitutiva dell’elasticita` classica. Il problema di Saint-Venant - Casistica: forza normale; flessione retta; flessione deviata; pressoflessione; flessione e taglio; torsione. - Resistenza e sicurezza di strutture travate: criterio della tensione normale; criterio della tensione tangenziale; criterio di Mohr-Coulomb; criteri energetici; verifiche di resistenza e verifiche di sicurezza.
Fondamenti di termodinamica delle macchine. Il principio della conservazione e dell’equivalenza: il 1° Principio della Termodinamica. Il Principio dell’Evoluzione e le irreversibilità: il 2° Principio della Termodinamica. L’equazione dell’energia in termini termodinamici e meccanici. Proprietà dei fluidi tecnici. Le trasformazioni dei fluidi tecnici: lavoro scambiato, rendimento e potenza nelle fasi di compressione ed espansione. Fondamenti di fluidodinamica delle macchine: le equazioni cardinali dell’efflusso. L’equazione della Meccanica applicata ai condotti in cui evolvono fluidi. Deduzione dell’equazione di Eulero. Il moto dei fluidi nei condotti delle turbomacchine: ugelli e diffusori. Le macchine a fluido. Principi di funzionamento delle turbomacchine: generalità sui condotti delle turbomacchine. Efflusso nei condotti statorici e rotorici e scambio di lavoro fluido-palettatura nel rotore. L’efflusso interpalare: la legge del vortice libero. Analisi degli stadi delle turbomacchine. Funzionamento ad azione e reazione: stadi caratteristici di turbine termiche assiali. Criteri di scelta delle turbomacchine Le turbomacchine motrici idrauliche: considerazioni generali e parametri caratteristici; classificazione delle turbine idrauliche; criteri di scelta di una turbina idraulica; turbine Pelton; turbine a reazione: Francis e Kaplan Le turbomacchine operatrici idrauliche: considerazioni generali e parametri caratteristici; classificazione delle pompe dinamiche; il fenomeno della cavitazione; criteri di scelta di una pompa dinamica; curve caratteristiche di funzionamento delle pompe dinamiche. Macchine volumetriche operatrici: generalità e principi di funzionamento, compressori volumetrici alternativi, pompe volumetriche alternative. Analisi termodinamica dei cicli di conversione: estensione delle analisi di I e II principio a sistemi a più ingressi e più uscite; analisi dei cicli di conversione dell’energia; cicli termodinamici di base per impianti di conversione dell’energia. Cicli con turbine a vapore: generalità sul ciclo di riferimento e sul relativo schema impiantistico di base, ciclo di base limite e reale, analisi termodinamica del ciclo base, modifiche al ciclo base: il risurriscaldamento del vapore e la rigenerazione termica; cenni alle soluzioni impiantistiche e prestazioni globali. Cicli con turbine a gas: generalità sul ciclo di riferimento e sul relativo schema impiantistico di base; analisi termodinamica del ciclo di ideale e limite; analisi termodinamica del ciclo reale semplificato; eventuali modifiche al ciclo base: la rigenerazione, frazionamento della compressione e dell’espansione, cicli complessi; cenni alle soluzioni impiantistiche e prestazioni globali Cicli combinati gas-vapore: considerazioni termodinamiche; espressione del rendimento termodinamico e del rapporto delle potenze TG/IV; schema impiantistico e parametri caratteristici. Cicli con macchine volumetriche: principi di funzionamento e classificazione dei MCI, la fase di combustione; cicli ideali e limite di riferimento; ciclo reale (ciclo indicato); prestazioni e campi di applicazione.
Introduzione agli SdG legati ad aspetti ambientali ma con riflessi economici e sociali. Discussione degli SdG e dei principali indicatori. Criteri per la valutazione degli indicatori SdG. Linee guida internazionali per la rendicontazione ambientale e sociale. Metriche green e sostenibili per gli atenei. La rete delle università sostenibili e le linee guida in riferimento ai cambiamenti climatici. Analisi ed applicazione di alcuni strumenti per la valutazione degli impatti ambientali delle attività antropiche sulle matrici ambientali (aria, acqua e suolo), che possono essere utilizzati nell’ambito di politiche finalizzate a preservare o rigenerare la loro capacità di fornire servizi all’uomo e agli ecosistemi. Caso studio ed applicazione della Analisi di ciclo di vita.
ANALISI EXERGETICA: Bilancio di Exergia e Teorema di Gouy-Stodola. Misura delle irreversibilità. Rendimento exergetico e difetto d’efficienza. Analisi dei componenti. Turbina. Compressore e pompa. Scambiatori di calore: scambiatori a superficie, scambiatori a miscela, generatore di vapore, condensatore, evaporatore di un impianto frigorifero, condensatore di una pompa di calore. Ciclo di Carnot. Ciclo Rankine con surriscaldamento (Hirn). Cicli inversi. Ciclo Rankine inverso. Frigorifero. Ciclo Rankine inverso. Pompa di calore. Diagramma exergia – entalpia. Diagramma exergia – entropia. Analisi di ottimizzazione strutturale. Analisi exergetica dei processi di trasformazione dell’energia solare. Contenuto energetico della radiazione solare Comportamento di radiatori. Concentratore ideale. Sistema cilindro-parabola. TERMOECONOMIA: Analisi e valutazione termoeconomica: turbina a gas, caldaia, impianto di cogenerazione. Costi, relazioni ausiliarie e costi medi associati al combustibile Costi non exergetici. Costo della distruzione di exergia. Differenza di costo relativo . Fattore exergoeconomico. Rendimento exergetico ed efficienza energetica dei collettori solari. LIMITI DELLO SVILUPPO Risultati del metodo della dinamica dei sistemi. Equazione di Maltus-Verhulst. ECONOMIA BASATA SU RISORSE NON RINNOVABILI: Legge di Hotelling. Prezzo ottimale per lo sfruttamento. Costo di estrazione costante. Esaurimento in tempo finito. Riserve di qualità diversa, tecnologia backstop. Equazione di conservazione della massa e dell’energia. Andamento reale della portata di petrolio e gas estratta. PREVISIONE DEI FABBISOGNI ENERGETICI: Ripartizione delle fonti energetiche. Funzione logistica. Trattazione empirica della funzione logistica. Esempi di sostituzione
Parte generale: teoria generale della misura, misure dirette e indirette, sensori, attuatori, trasduttori; sensori, condizionatore di segnale, presentazione della misura; segnali di misura nel dominio temporale: grandezze stazionarie, periodiche e impulsive, risposta in ampiezza, frequenza, fase, ritardo, tempo di salita, velocità di risposta, sviluppo in serie di Fourier di un segnale; sistema di misura: strumenti di ordine zero, ordine uno e ordine due, risposta degli strumenti dei diversi ordini al gradino, alla rampa, all’impulso e alle oscillazioni periodiche; caratteristiche metrologiche (statiche) degli strumenti: incertezza di taratura, sensibilità, accuratezza, risoluzione, precisione, incertezza di tipo A e di tipo B; elaborazione statistica dei dati, propagazione dell'incertezza, regressione con i minimi quadrati. Descrizione dei diversi metodi e strumenti: misura di lunghezze e spostamenti, estensimetria; misura di tempo e frequenza; misura di massa; misure di velocità; misure di accelerazione e vibrazioni; misure di forza e coppia; misure di pressione e vuoto; misure su fluidi, anemometria a filo caldo e laser; misura di temperatura. Esperienze di laboratorio: misura dello spessore di un foglio; analisi di un segnale periodico in serie di Fourier; taratura di termometri; misura mediante estensimetri della deformazione di una lamina metallica.
Il programma del Corso si articola in due parti interrelate tra loro. La prima parte è incentrata sulla relazione/interazione tra sistema economico e ambiente (inteso sia come fornitore di materie prime e servizi, sia come “sink” per l’inquinamento atmosferico, idrico, acustico e lo smaltimento dei rifiuti solidi). Tali tematiche sono funzionali alla comprensione della seconda parte del Corso, in cui si esaminano in dettaglio le nuove sfide ambientali che le imprese si trovano e si troveranno a fronteggiare e le opportunità di innovazioni verdi. Nello specifico, il corso prevede la trattazione dettagliata dei seguenti macro-argomenti: 1. I problemi ambientali: una introduzione 2. I principali strumenti di intervento pubblico 3. Finanza d’impresa e ambiente: il ruolo della finanza nella sostenibilità ambientale e nella crescita verde 4. La valutazione economica degli investimenti verdi 5. La misurazione della sostenibilità degli investimenti verdi 6. Esame di alcuni casi di studio nei settori della green economy (risorse idriche, energie rinnovabili, rifiuti) 7. Quale ruolo per la finanza nel fronteggiare il cambiamento climatico?
