Insegnamenti

Informazioni generali

• Anno di corso: 2°
• Semestre: 2°
• CFU: 9

Docente responsabile

Vittorio CESAROTTI

Programma del corso

Risultati d’apprendimento previsti

Testi di riferimento

Informazioni generali (English version below)

• Anno di corso: 1°
• Semestre: 1°
• CFU: 9

Docente responsabile

Prof.Ing.Marco Gambini

Prof.Ing.Michela Vellini

Obiettivi del corso

Il corso si propone di fornire una panoramica sui fabbisogni di energia, sulle fonti energetiche e sui sistemi di conversione dell’energia.

Vengono quindi introdotte le metodologie di analisi degli impianti di conversione dell’energia: analisi di primo e secondo principio, sviluppo della metodologia di analisi basata sui “fattori termodinamici”: fattore Carnot, fattore Clausius, fattore di molteplicità delle sorgenti. Vengono poi introdotte metodologie di analisi tecnico-economica: rendimento globale, costi fissi e costi variabili in una centrale termoelettrica, costo dell’elettricità prodotta. Infine vengono affrontate le tematiche relative alle emissioni ed inquinanti prodotti da centrali termoelettriche alimentate a combustibili fossili.

Prerequisiti

Corso di Macchine

Contenuti del corso

Centrali termoelettriche convenzionali:

• Centrali termoelettriche a vapore: analisi termodinamica del ciclo base di riferimento e delle modifiche al ciclo base. Schemi impiantistici delle centrali in relazione alla taglia d’impianto, parametri di esercizio, prestazioni, influenza delle condizioni operative, regolazione dell’impianto, combustibili utilizzabili, settori di applicazione. Costo del kWh prodotto. Le emissioni inquinanti dalle centrali a vapore. Gli impianti a vapore ultrasupercritici (USC)
• Centrali termoelettriche con turbine a gas: analisi termodinamica del ciclo base di riferimento e delle eventuali modifiche al ciclo base. Configurazioni impiantistiche mono e bi-albero, combustibili utilizzabili, prestazioni, influenza delle condizioni operative, regolazione dell’impianto, settori di applicazione. Costo del kWh prodotto. Le emissioni inquinanti dalle turbine a gas.
• Centrali termoelettriche a ciclo combinato gas-vapore: benefici termodinamici connessi alla combinazione del ciclo a gas con quello a vapore. Il ciclo ideale di riferimento. Criteri di ottimizzazione termodinamica dei cicli a recupero alimentati da sorgenti a temperatura variabile. Il rendimento dei cicli combinati ed il rapporto di potenze tra sezione a gas: configurazione impiantistica e considerazioni generali. Le caldaie a recupero: criteri di calcolo e di ottimizzazione dei parametri caratteristici. Cicli a vapore a recupero: criteri di ottimizzazione delle prestazioni. Schemi impiantistici, prestazioni, regolazione, costo dell’elettricità prodotta, emissioni inquinanti.

Centrali termoelettriche avanzate e/o innovative:

• Cicli misti gas-vapore: il ciclo con iniezione di vapore (ciclo STIG). Cenni ai cicli misti innovativi e analisi dei processi fisico-termodinamici non convenzionali (condensazione di vapore d’acqua in presenza di incondensabili ed espansione di miscele di vapore e in condensabili).
• Impianti combinati integrati con sistemi di gassificazione del carbone (IGCC): analisi delle tecnologie di gassificazione e dell’integrazione tra ciclo termodinamico e sistema di produzione e depurazione del syngas. Bilanci energetici e prestazioni degli IGCC. Esperienze, confronti e possibili evoluzioni.

Cogenerazione ad alto rendimento (CAR):

• Produzione combinata di energia elettrica e termica: la cogenerazione. Fondamenti termodinamici e benefici energetici della cogenerazione. Le prestazioni e la regolazione degli impianti in modalità cogenerativa. Aspetti economici, ambientali e analisi di fattibilità.

Testi di riferimento

1. Materiale fornito dai docenti
2. Gambini, “Appunti per le lezioni di Conversione dell’Energia”, Texmat 2005
3. Lozza G., “Turbine a gas e cicli combinati”; sOCIETà Editrice Esculapio, 2016

Modalità d’esame

L’esame di Centrali Termoelettriche si articola in una prova scritta ed una orale. Per accedere alla prova orale è necessario aver superato la prova scritta. In ogni sessione di esame sono previsti due appelli. Lo studente può sostenere l’esame in entrambi gli appelli. La prova scritta positiva viene mantenuta valida esclusivamente nella sessione di esame in cui è stata sostenuta.

THERMAL POWER PLANTS (9 CFU)

• Year of the course: 1°
• Semester: 1°
• CFU: 9

Instructors

Prof.Ing.Marco Gambini

Prof.Ing.Michela Vellini

Aim of the course

Analysis and optimization of thermodynamic processes, of their efficiency and of the cost of energy produced. Thermodynamic cycle, technology assessment, fuels used, off-design analysis and influence of operating conditions, environment impact for thermal power plants.

Specific learning outcomes

Steam cycle power plants: thermodynamic cycle, technology assessment, fuels used, off-design analysis and influence of operating conditions, environment impact

Gas turbine power plants: thermodynamic cycle, technology assessment, fuels used, off-design analysis and influence of operating conditions, environment impact

Combined Cycle Power plants: thermodynamic cycle, technology assessment, fuels used, off-design analysis and influence of operating conditions, environment impact

Combined heat and power plants: technology assessment, economic feasibility, operating conditions, environment impact, energy savings, evaluation indexes.

Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) Power Plants: technology assessment, operating conditions, environment impact. Techniques for a clean utilization of heavy fuels (gasification of coal and refinery residuals).

Steam injection gas turbine (STIG) cycle: thermodynamic cycle, technology assessment, operating conditions, environment impact

Carbon capture and storage (CCS): study of the capture technologies (pre-combustion capture, post-combustion capture and oxyfuel combustion) and their application to the power plants

Textbooks

1. Gambini, “Appunti per le lezioni di Conversione dell’Energia”, Texmat 2005
2. Teaching materials, prepared by instructors, available at DidatticaWeb (http://didattica.uniroma2.it)
3. Lozza G., “Turbine a gas e cicli combinati”; sOCIETà Editrice Esculapio, 2016

Exam

The exam consist of a written test (numerical exercises) and an oral exam (only after a positive written test). A positive written test is valid only in the exam session.

It is possible to take exam 6 times in a year: 2 times in each exam session (July, September and February)

Informazioni generali

• Anno di corso: 2°
• Semestre: 1°
• CFU: 6

Docente responsabile

Prof. Luciano Cantone

Prof. Francesco Vivio

Prerequisiti

Non sono previste propedeuticità esplicite, ma per seguire il modulo con profitto, l’allievo deve aver appreso ed assimilato i concetti di base della Meccanica Applicata alle Macchine, dei Fondamenti di Progettazione Strutturale Meccanica e gli Elementi Costruttivi delle Macchine.

Obiettivo

Scopo dell’insegnamento è fornire le basi progettuali dei veicoli terrestri, principalmente stradali ma anche ferroviari, mettendo in luce gli aspetti salienti della dinamica di marcia, dello scambio di forze (con strada o rotaie) e delle principali soluzioni costruttive, in modo da poter affrontare criticamente le principali sfide progettuali del settore.

Programma del corso

Costruzione e designazione dello pneumatico. La resistenza al rotolamento ed il concetto di aderenza. Distribuzione di tensione all’interfaccia pneumatico/strada in caso statico e dinamico. Il “modello a spazzola” per il calcolo delle forze di guida. Il problema della stabilità del veicolo (stradale e ferroviario). Il comportamento dell’autoveicolo in frenatura: ripartizione ottimale della frenatura. Costruzione del freno autoveicolistico e sistemi di controllo della frenatura (ABS). La frenatura dei veicoli ferroviari passeggeri e merci e le problematiche connesse ai treni merci lunghi. Il comportamento direzionale dell’autoveicolo in curva. Equazioni di equilibrio per il modello dinamico monotraccia. Stabilità di marcia in curva. Effetto delle sospensioni sull’equilibrio in curva. Tipologie costruttive di sospensioni. Il problema del calcolo delle forze ruota rotaia in curva. Il comfort e la tenuta di strada di un autoveicolo. Il quarter car model e le condizioni ottimali di smorzamento. La dinamica verticale di un veicolo ferroviario e l’interazione con il tracciato. La trasmissione meccanica dell’autoveicolo: principali tipologie di cambi autoveicolistici e soluzioni di trasmissione del moto alle ruote. Caratteristiche costruttive dei principali elementi costituenti le trasmissioni: sincronizzatori, frizioni, alberi di trasmissione, giunti, differenziali.

Testi di riferimento

1. Guiggiani, The Science of Vehicle Dynamics, Springer, ISBN 978-94-017-8532-7
2. Guiggiani, Dinamica del veicolo, Città Studi Edizioni, ISBN 978-88-251-7300-0
3. Genta, The Automotive Chassis, Voll. 1 & 2, Springer
4. Genta, L’autotelaio, Voll. 1 & 2, ATA
5. H.B. Pacejka  (2002) Tyre and vehicle dynamics. Butterworth–Heinemann, Oxford
6. Lechner · H. Naunheimer, Automotive Transmissions, Springer, ISBN 3-540-65903-X
7. K. Garg, R. V. Dukkipati, DYNAMICS OF RAILWAY VEHICLE SYSTEMS, ACADEMIC PRESS, 1984
8. PANAGIN – “Costruzione del veicolo ferroviario“, CIFI, 2006
9. J.J. KALKER, Three-Dimensional Elastic Bodies in Rolling Contact, Springer, 1990.
10. Dispense distribuite dai docenti

Modalità d’esame

L’esame richiede la realizzazione di un progetto di gruppo e di una relazione tecnica di approfondimento personale su un argomento a scelta del Corso. L’esame orale prevede la discussione del progetto e della relazione tecnica ed un colloquio sulle tematiche trattate a lezione.

Design of Terrestrial Vehicles

• Anno di corso: 2°
• Semestre: 1°
• CFU: 6

Instructors

Prof. Luciano Cantone

Prof. Francesco Vivio

Prerequisites

There are no explicit prerequisites, but to follow the Course with profit, the student must have learned and assimilated the basic concepts of Applied Mechanics, Basics of Structural Design Mechanics and Constructive Elements of Machines.

Aim

Main aim of the Course is to providing the design basics of terrestrial vehicles, mainly road vehicles but also railway vehicles. It emphasizes the main topics of handling dynamics, of forces at road/tyre interface or wheel/rail interface and of main design solutions, in order to critically addressing the most important design challenges.

Contents

Manufacture and identification of tyre. Running resistance and the concept of adherence. Static and dynamic tension distribution at road/tyre interface. The “brush model” to compute the guiding forces. The topic of vehicle stability. Vehicle behaviour during a braking: optimal repartition of braking forces. Main solutions for road vehicle brake: control systems (ABS). Braking of railway vehicles (both passenger and freight): the problem of safely braking long freight trains. The road vehicle handling in a curve. Equilibrium equations for the dynamic single-track model. Curving stability. Effect of suspensions on the curving stability of a vehicle. Main technical solutions for road vehicle suspensions. The methods for the calculation of wheel/rail forces in a curve. The comfort and road grip for a road vehicle. The quarter car model and optimal damping conditions. Vertical dynamics of a railway vehicle: vehicle/track interaction. The mechanical transmission of a road vehicle: main types of gear trains and main solutions for wheels motion transmission. Technical solutions of the main devices of a mechanical transmission: differenziali.

Textbooks

1. Guiggiani, The Science of Vehicle Dynamics, Springer, ISBN 978-94-017-8532-7
2. Guiggiani, Dinamica del veicolo, Città Studi Edizioni, ISBN 978-88-251-7300-0
3. Genta, The Automotive Chassis, Voll. 1 & 2, Springer
4. Genta, L’autotelaio, Voll. 1 & 2, ATA
5. H.B. Pacejka (2002) Tyre and vehicle dynamics. Butterworth–Heinemann, Oxford
6. Lechner · H. Naunheimer, Automotive Transmissions, Springer, ISBN 3-540-65903-X
7. K. Garg, R. V. Dukkipati, DYNAMICS OF RAILWAY VEHICLE SYSTEMS, ACADEMIC PRESS, 1984
8. PANAGIN – “Costruzione del veicolo ferroviario“, CIFI, 2006
9. J.J. KALKER, Three-Dimensional Elastic Bodies in Rolling Contact, Springer, 1990.
10. Teachers’ lectures

Examination procedures

The Exam requires the preparation of a group project and of a personal technical report on a topic chosen by the student. The oral examination consists of a discussion of the group project and of the personal technical report, and an interview on topics covered during lessons.

Informazioni generali

• Anno di corso: 2°
• Semestre: 2°
• CFU: 6

Docente responsabile

Loredana Santo

Prerequisiti

Insegnamenti di base e caratterizzanti dell’Ingegneria Meccanica.

Obiettivi

Il corso e rivolto principalmente a studenti del II anno della laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica o Energetica. Esso tratta tematiche riguardanti la sperimentazione di laboratorio quale strumento per linnovazione di prodotto-processo con un particolare riferimento al settore dellaerospazio. In tale ambito riveste un ruolo chiave la sperimentazione astronautica a bordo della Stazione Spaziale Internazionale che sara illustrata attraverso lesame delle facilities disponibili e di alcuni esperimenti ritenuti di particolare interesse per la formazione dellingegnere.

Contenuti del corso

Introduzione alle tecnologie speciali.

L’innovazione nei processi e l’importanza della sperimentazione di laboratorio.

I materiali e le tecnologie di fabbricazione innovative per impieghi aerospaziali.

Proprietà e tecnologie di fabbricazione di

• materiali cellulari metallici e polimerici
• materiali a memoria di forma: leghe, polimeri e compositi.

La sperimentazione in laboratorio: metodologie per la caratterizzazione di materiale e processi.

La sperimentazione astronautica.

Il laboratorio scientifico della Stazione Spaziale Internazionale e le sue facilities.

Metodologie di sperimentazione in microgravità.

Il futuro dell’esplorazione spaziale.

Sperimentazione di terra e in microgravità: casi di studio.

Modalità d’esame

Orale

Info

• Year: 2°
• Semester: 2°
• CFU: 6

Instructor

Loredana Santo

Prerequisites

Aim

Contents

• Introduction
• Innovation in manufacturing processes and the importance of laboratory experimentation
• Innovative materials and manufacturing technologies for aerospace
• Metallic and polymeric cellular materials: material properties and manufacturing technologies.
• Shape memory materials (alloys, polymers and composites):material properties and manufacturing technologies.
• Experimental tests in laboratory: methodologies for material and process characterization
• The astronautical experimentation
• The International Space Station laboratory and its facilities.
• Experimental methodologies for microgravity
• The future of space exploration.
• Experimentation on ground and in microgravity: case studies.

Testi consigliati

• Introduction to Aerospace Materials, A Mouritz, Publisher: Elsevier Science, Woodhead Publishing.
• Teacher’s lectures

Exam procedures

• Oral

Informazioni generali

• Anno di corso: 1°
• Semestre: 2°
• CFU: 6

Docente responsabile

Massimiliano Barletta

Prerequisiti

L’accesso all’insegnamento è consigliato a coloro che hanno superato l’esame di Tecnologia Meccanica e, con particolare riferimento, alle attività legate allo studio dei fenomeni di asportazione di truciolo (ex Tecnologia Meccanica 2)

Obiettivi

La prima parte del corso presenta i sistemi produttivi, con particolare riferimento a quelli ad asportazione di truciolo, nell’ottica della loro pianificazione e ottimizzazione. In questa fase l’introduzione del controllo numerico nei sistemi produttivi viene descritto così come si è sviluppato storicamente: dall’impartire le istruzioni alle macchine utensili mediante l’inserimento di dati in forma numerica alla verifica in continuo del percorso dell’utensile e dei parametri caratterizzanti la produzione. Nel corso verranno richiamati, in seguito, i metodi e le procedure di programmazione automatica delle macchine utensili a controllo numerico (CNC). La complessità sempre maggiore dei sistemi di produzione viene descritta ed analizzata al fine di dare una valutazione delle prestazioni di tali sistemi e di indicare gli indici più significativi per la stima di tali prestazioni: dai coefficienti di utilizzazione delle risorse del sistema alla produttività, ai tempi di attraversamento delle parti prodotte. Sistemi di produzione: introduzione, automazione ed evoluzione della produzione, la produzione di piccola-media serie, le tipologie di automazione, le fasi della produzione, sistemi manifatturieri, valutazione delle prestazioni dei sistemi manifatturieri. Sistemi ad asportazione di truciolo: introduzione, scelta dei parametri di taglio, velocità di asportazione volumetrica del sovrametallo.

Contenuti del corso

Ottimizzazione delle lavorazioni per asportazione di truciolo: introduzione, lavorazioni monopasso, lavorazioni multipasso, lavorazioni multistadio.

Macchine a controllo numerico: introduzione, evoluzione del controllo numerico, componenti di base di una macchina utensile CNC, centri di lavoro, sistemi di controllo qualità ottimizzati.

Programmazione delle macchine utensili a controllo numerico: introduzione, controllo numerico punto a punto, controllo numerico parassiale, controllo numerico continuo, denominazione degli assi, metodi di programmazione MUCN, programmazione manuale delle MUCN, programmazione automatica delle macchine utensili.

Cicli di lavorazione: introduzione, tecnologia di gruppo o per famiglie, cicli di lavorazione.

Sistemi flessibili di produzione: introduzione, campi tipici di applicazione flessibilità, aspetti economici, componenti di un sistema flessibile di produzione, architettura di un sistema flessibile di produzione, modalità di funzionamento di un FMS.

Valutazione delle prestazioni dei sistemi di produzione: introduzione, indici di prestazione dei sistemi di produzione, allocazione statistica

Informazioni generali

• Anno di corso: 2°
• Semestre: 1°
• CFU: 6

Docente responsabile

Framcesca Nanni

Prerequisiti

Conoscenza di elementi di scienza e tecnologia dei materiali.

Obiettivi

Conoscenza di: correlazione microstruttura/proprieta’ chimico-fisiche,meccaniche dei compositi a matrice polimerica,e dei compositi a matrice ceramica; processo ceramico; nanocompositi e nanofillers ceramici (nanotubi e nanoclays). Conoscenza delle principali tecniche di deposizione di coatings. conoscenza di elementi di tribologia.

Contenuti del corso

MATERIALI COMPOSITI A MATRICE POLIMERCA(PMC): Principali tipi di rinforzi e di matrici compositi a fibre lunga, fibra corta, particellari, micromeccanica dei compositi unidirezionali e particellari, cenni alla teoria della lamina e del laminato, meccanica della frattura e meccanismi di tenacizzazione,resistenza ad impatto e a fatica cenni ai nanocompositi

CENNI AI MATERIALI COMPOSITI A MATRICE CERAMICA(CMC): struttura e proprietà dei ceramici, il processo ceramico, principali tipi di rinforzi e di matrici, proprietà meccaniche dei CMC

INGEGNERIA DELLE SUPERFICI: film spessi: impieghi e proprietà; processi di termo spruzzatura (plasma spray, flame spray, arc spray, ecc.)
film sottili: impieghi e proprietà; processi di deposizione da fase vapore (PVD e CVD)

CENNI DI TRIBOLOGIA

CENNI SULLE PROTEZIONI TERMICHE

CASE HYSTORIES SUI MATERIALI

Modalità d’esame

Orale

Informazioni generali

• Anno di corso: 2°
• Semestre: 2°
• CFU: 6

Docente responsabile

Stefano Cordiner

Vincenzo Mulone

Obiettivi

SCEFR will provide the students with both theory and application fundamentals of Energy Conversion from Renewable Sources with emphasis on the deployment of local resources and to the Distributed Generation scheme. Students will learn the basic principles of energy conversion from Renewables as well as fundamental theory, practice and analysis tools for the design of highly efficient power generation systems characterized by low environmental impact. To achieve the outcome, students should be able to attain the following goals: – Translate a set of energy and power requirements into design solutions in terms of power generation from renewables. – Choose a proper design solution with respect to available supply resources and given environmental and local restraints. – Develop and verify the layout of the power generation system. Students will furthermore be required to show a comprehensive knowledge of the different power generation solutions as well as of techno-economical evaluation basics by the end of the semester. Practical applications will also be discussed and specific design activities on a selected test case will be part of the course.

Programma del corso

• Fonti energetiche rinnovabili: quadro generale; contesto globale, europeo e nazionale; bilanci energetici ed obiettivi generali di sviluppo
• Energia solare: disponibilità della fonte, potenza radiativa solare. Processi di conversione dell’energia solare: principi di funzionamento di componenti per la conversione fotovoltaica e solare termodinamica. Curve caratteristiche di carico e potenza. Fondamenti di progettazione di impianti fotovoltaici. Componenti e sistemi per lo sfruttamento dell’energia solare termica. Sistemi fotovoltaici a concentrazione: usi termici dell’energia solare.
• Energia eolica: disponibilità della fonte, distribuzioni statistiche di velocità del vento, producibilità potenziale. Principi di funzionamento di aeromotori eolici, teoria di Betz, aerodinamica delle pale, curve di carico, controllo degli aeromotori, curve di potenza. Fondamenti di progettazione di impianti eolici.
• Energia dalle biomasse: disponibilità della fonte, processi di conversione termochimica: gassificazione e combustione. Principi di funzionamento di impianti per la conversione dell’energia a partire da biomasse basati su turbine a vapore, a gas e motori a combustione interna.
• Energia geotermica ad alta e bassa entalpia: Principi di funzionamento di impianti per la conversione dell’energia geotermica, cicli ORC, recuperi termici a bassa temperatura
• Energia idroelettrica: disponibilità della fonte, macchine idrauliche ed impianti idraulici, scambio di energia tra fluido e girante in funzione delle specifiche di progetto; mini e micro idroelettrico; energia idroelettrica da onde e maree.
• Fondamenti di calcolo economico per studi di fattibilità di impianti per la conversione di energia da fonti rinnovabili.

Testi di riferimento

• Dispense fornite dai docenti

Informazioni generali (English version below)

• Anno di corso: 2°
• Semestre: 2°
• CFU: 6

Docente responsabile

Giampiero MONTESPERELLI

Obiettivi

Il corso ha lo scopo di fornire una comprensione dei meccanismi di corrosione, dei metodi usati nel controllo e nella prevenzione della corrosione e di mettere in evidenza le correlazioni fra la morfologia dei fenomeni di corrosione, l’insieme di tutti i parametri che concorrono a creare le condizioni aggressive e i meccanismi delle reazioni chimiche ed elettrochimiche coinvolte nell’innesco, nella propagazione della corrosione e nella sua inibizione e controllo.

Programma del corso

Elementi di termodinamica e cinetica elettrochimica applicati ai fenomeni di corrosione: equazioni di Nernst, Butler-Volmer e di Tafel. Diagrammi E/pH Curve di polarizzazione. Fattori di corrosione. Evoluzione dei fenomeni di corrosione nel tempo. Le forme di corrosione: aerazione differenziale, pitting, interstiziale, accoppiamento galvanico, corrosione sotto sforzo, corrosione fatica, corrosione erosione, danneggiamento da idrogeno. Monitoraggio della corrosione negli impianti industriali. Metodi di protezione e prevenzione: inibitori di corrosione, rivestimenti, protezione catodica, protezione anodica. 

Prerequisiti

Conoscenze di base di scienza dei materiali.

Testo di riferimento

• Pietro Pedeferri: Corrosione e protezione dei materiali metallici – Ed. Polipress (2 volumi).
• Appunti distribuiti dal docente

Modalità d’esame

L’esame di Corrosione e Protezione dei Materiali Metallici prevede due prove di accertamento scritte, che verranno svolte rispettivamente a metà ed al termine del corso, ed una prova orale. L’orale è facoltativo per gli studenti che avranno superato gli accertamenti scritti ed obbligatorio per tutti gli altri.

Corrosion and Protection of Metallic Materials

• Year: 2°
• Semester: 2°
• CFU: 6

Instructor

Giampiero MONTESPERELLI

Aim

The course has the aim to provide an understanding of the mechanisms of corrosion, the methods used in its control and prevention. The correlation between the morphology of corrosion phenomena, the environmental parameters and the electrochemical reactions involved in the initiation and propagation of corrosion and its inhibition and control.

Contents

Elements of thermodynamics and kinetics applied to electrochemical corrosion phenomena: the Nernst equation, the Butler-Volmer and Tafel. Diagrams E / pH, of Polarization curve. Corrosion affecting factors. Evolution of corrosion with time. Forms of corrosion: differential aeration, pitting, crevice, galvanic, stress corrosion, corrosion fatigue, erosion, hydrogen damage. Corrosion monitoring in industrial plants. Methods of protection and prevention: corrosion inhibitors, coatings, cathodic protection, anodic protection.

Prerequisites

There are no formal prerequisites. However, it is appropriate that students have good knowledge of Chemistry.

Textbooks

• Pietro Pedeferri: Corrosione e protezione dei materiali metallici – Ed. Polipress (2 volumi).
• Teacher’s lecture.

Exam procedures

The exam of Corrosion and Protection of Metallic Materials consists of two written tests, which take place respectively in the middle and at the end of the course, and an oral examination. The oral exam is optional for students who have passed the written tests and compulsory for all the others.

Informazioni generali

• Anno di corso: 2°
• Semestre: 1°
• CFU: 6

Docente responsabile

Marco Evangelos Biancolini

Prerequisiti

CASM, Costruzione di Macchine

Obiettivi

Al termine del corso lo studente sarà in grado di progettare un componente complesso avvalendosi del metodo degli elementi finiti; sarà in grado di produrre e presentare la documentazione tecnica relativa al progetto; avrà le conoscenze per la progettazione di componenti in materiale composito.

Informazioni generali (English version below)

• Anno di corso: 2°
• Semestre: 1°
• CFU: 9

Docente responsabile

Marco Evangelos BIANCOLINI

Programma del corso

Materiali compositi: introduzione ai materiali compositi; analisi della miscrostruttura e tecniche di omogeneizzazione; comportamento dei laminati secondo la teoria lineare; criteri di rottura per i materiali compositi e per i laminati. Tecniche di giunzione dei materiali compositi.
Analisi FEM: introduzione al metodo degli elementi finiti; tecniche di pre processing: uso di modelli CAD, associazione geometria-modello; tecniche di soluzione; tecniche di debug e validazione dei modelli FEM; tecniche di post processing: visualizzazione dei risultati sul modello, andamento locale delle grandezze di interesse, animazioni, generazione di grafici e tabelle, preparazione di un report di calcolo, preparazione di una presentazione tecnica.
Esercitazione progettuale svolta in gruppo con svolgimento durante il periodo del corso e su temi concordati all’inizio del corso.

Risultati d’apprendimento previsti

Al termine del corso lo studente sarà in grado di progettare un componente complesso avvalendosi del metodo degli elementi finiti; sarà in grado di produrre e presentare la documentazione tecnica relativa al progetto; avrà le conoscenze per la progettazione di componenti in materiale composito.

Testi di riferimento

• Dispense presenti nel sito http://www.uniroma2.it/didattica/TCM/
• Engineering Mechanics of Composite Materials, 2nd edition, Isaac M. Daniel, Ori Ishai, Oxford University Press, ISBN 019515097X.

Info

• Year: 2°
• Semester: 1°
• CFU: 9

Instructor

Marco Evangelos BIANCOLINI

Contents

Composite materials: an overview about composites; micromechanics and homogenisation techniques; Classical Laminated Plates Theory; failure criteria ofr composites and laminates. Assembling strategies for composite parts.
FEM analysis: an overview about finite element method (FEM); pre processing: CAD model de-featuring, model/geometry associativity; solution strategies; FEA models troubleshooting and validation; post processing: representation of field results on the mesh, local inspection of stress results, animations, generation of tables and x-y plots.

Guidelines for the production of technical documentations of a mechanical project: how to prepare a report and how to present the result of a project using a digital presentation.
A full project will be executed by teams of students in strict cooperation with the teacher during the course; specific topics will be defined at the beginning of the lessons.

Acquired knowledge

At the end of this course the student will be able to use a commercial FEA code for the design of a complex mechanical component (system); will be able to produce and present the technical documentation related to the project; will master the basic notions for the structural design of composite material parts.

Textbooks

• Lecture from the website http://www.uniroma2.it/didattica/TCM/
• Engineering Mechanics of Composite Materials, 2nd edition, Isaac M. Daniel, Ori Ishai, Oxford University Press, ISBN 019515097X.

Informazioni generali

• Anno di corso: 1°
• Semestre: 1°
• CFU: 9

Docente responsabile

Stefano BIFARETTI

Prerequisiti

Elettrotecnica e elettronica di base. Fondamenti di controlli automatici.

Obiettivi

Il corso si propone di fornire una conoscenza dettagliata del comportamento dei semiconduttori di potenza, funzionanti in regime di commutazione, e dei principali circuiti di conversione dell’energia elettrica. Particolare cura è dedicata all’acquisizione di competenze teorico-pratiche sulle applicazioni più attuali e richieste dalle industrie del settore. Durante il corso viene illustrato, attraverso diversi esempi, l’utilizzo di uno specifico ambiente software che permette la modellizzazione e la simulazione dei convertitori di potenza.

Programma del corso

SEMICONDUTTORI DI POTENZA

• Semiconduttori impiegati nei Convertitori statici (Diodi, BJT, MOSFET, IGBT, Tiristori, Componenti derivati dai Tiristori: GTO, GTC, IGCT).
• Caratteristiche statiche, Comportamento transitorio, Componenti particolari.
• Perdite in conduzione e in commutazione.
• Specifiche fornite dal Costruttore.
• Comportamento termico, Protezioni. Montaggi in serie ed in parallelo.
• Circuiti di pilotaggio.

CONVERTITORI STATICI DI POTENZA

• Caratterizzazione dei Convertitori statici (Monodirezionali e Bidirezionali).
• Metodi di analisi dei Convertitori statici.
• Convertitori c.c.-c.c. (Chopper): Convertitori riduttori ed elevatori. Perdite dovute alle commutazioni. Riduzione delle perdite di commutazione. Modello average. Tecniche di modulazione. Controllo a catena aperta della tensione di uscita. Controllo in tensione e in corrente a catena chiusa. Convertitori bidirezionali a due quadranti ed a quattro quadranti. Struttura a ponte e a semiponte. Convertitore riduttore a Tiristori.
• Convertitori c.c.-c.a. (Inverter): Inverter realizzati con interruttori statici. Inverter a ponte e a semiponte. Inverter con uscita trifase. Riduzione del contenuto armonico della tensione di uscita. Variazione dell’ampiezza della tensione di uscita. Tecniche di modulazione.
• Convertitori c.a.-c.c.: Convertitori alimentati da rete monofase. Convertitori a semionda e ad onda intera con trasformatore a presa centrale. Convertitori a ponte totalmente controllato e semicontrollato. Convertitori alimentati da rete trifase. Convertitori bidirezionali.
• Effetti sulla rete di alimentazione. Fattore di potenza Generalizzato. Miglioramento del fattore di potenza. Convertitori connessi in serie.
• Convertitori c.a.-c.c. monofase e trifase a commutazione forzata connessi alla rete di alimentazione: topologie, controllo in tensione e in corrente. Sincronizzazione delle correnti prodotte dall’inverter con la tensione di rete: Phase Locked Loop.
• Convertitori c.a.-c.a.: Convertitori a controllo di fase. Cenno ai Cicloconvertitori e ai Convertitori a matrice.
• Convertitori pluristadio.
• Convertitori risonanti.

APPLICAZIONI DELL’ELETTRONICA DI POTENZA

• Esercitazioni sulla simulazione dei convertitori elettronici con l’ausilio di Matlab-Simulink/Simpowersystem.
• Gruppi statici di continuità (UPS). Strutture degli UPS. Modalità di funzionamento. Gruppi a commutazione rapida e gruppi sempre in presa. Alimentazione di un carico trifase. Ridondanza.
• Fonti di energia rinnovabili. Produzione di energia elettrica con celle solari. Caratterizzazione delle celle solari. Scelta del punto di lavoro a massima potenza. Algoritmi per l’inseguimento del punto a massima potenza (MPPT). Tipi di sistemi fotovoltaici: sistemi autonomi, sistemi connessi alla rete, sistemi di produzione ibridi. Impiego dei Convertitori Statici nei sistemi di produzione fotovoltaici.
• Sistemi di alimentazione elettrica per applicazioni satellitari.

Testi di riferimento

• A. Bellini, S. Bifaretti, S. Costantini, Elettronica di potenza – ARACNE Editrice
• N. Mohan, T.M. Underland, W. P. Robbins, Elettronica di potenza – Ulrico Hoepli Editore

Modalità d’esame

Orale