Università degli Studi Guglielmo Marconi

Insegnamento
Impianti di conversione dell'energia
Docente
Prof. Santiangeli Adriano
Settore Scientifico Disciplinare
ING-IND/08
CFU
6
Descrizione dell'insegnamento

Il corso è strutturato in tre parti. La prima parte contiene un’introduzione al corso e i richiami ai concetti di base di termodinamica applicata necessari per lo studio del corso stesso. La seconda parte illustra i principali processi (produzione e scambio di calore, compressione ed espansione dei fluidi, …) e le principali tecnologie (pompe, turbine, scambiatori di calore …) per i processi di trasformazione e conversione dell’energia. La terza parte analizza le principali tipologie di impianti per la conversione dell’energia.

Obiettivi formativi (espressi come risultati di apprendimento attesi)
Il corso di Impianti di conversione dell’energia analizza i principali processi (produzione e scambio di calore, compressione ed espansione dei fluidi, …) e le principali tecnologie (pompe, turbine, scambiatori di calore …) per i processi di trasformazione e conversione dell’energia. La terza parte analizza le principali tipologie di impianti per la conversione dell’energia.
Le principali conoscenze acquisite (Descrittore di Dublino 1) riguardano principalmente le caratteristiche energetiche (efficienza) dei principali processi di trasformazione e conversione dell’energia e le caratteristiche (ciclo termodinamico ove presente, vettore energetico utilizzato, efficienza, potenza specifica) e i principi di funzionamento delle principali tipologie di impianti per la conversione dell’energia.
Lo studente dovrà poi conoscere i criteri di dimensionamento degli impianti, dei principali componenti dello stesso e le normative tecniche di riferimento.
Le principali abilità acquisite (capacità di applicare le conoscenze acquisite, Descrittore di Dublino 2) si concretizzano nel fatto che gli studenti saranno in grado individuare e descrivere in modo completo le caratteristiche dei principali sistemi utilizzati nelle trasformazioni quali espansione o compressione di gas, generazione di calore, scambi di calore nonché i principali impianti per la produzione di energia elettrica e/o calore.
In concreto, lo studente sarà in grado di individuare ed effettuare un dimensionamento di massima degli impianti per la produzione di energia elettrica e/o calore, dei principali componenti dello stesso (pompe, turbine, compressori, scambiatori di calore …) sulla base delle normative tecniche di riferimento.
La verifica della capacità di apprendimento verrà effettuata tramite le prove d’esame, nonché sulla base delle discussioni e degli esercizi svolti dal docente tenuti nell’ambito delle aule virtuali.
Nel primo caso (prove d’esame) si prevedono domande che abbracciano l´intero programma trattato. La valutazione della capacità di apprendimento si evidenzierà dalle risposte che potranno richiedere una forma più o meno articolata (composta da contenuti e/o riferimenti numerici e/o formule e/o schemi ...) e si sostanzierà non limitandosi al "giusto" o "sbagliato" in toto, ma si peseranno tutte le argomentazioni dando il giusto valore alla risposta sia in funzione dei contenuti, sia in funzione del linguaggio tecnico utilizzato (da totalmente insufficiente a più che ottima).
Nel secondo caso, la verifica della capacità di apprendimento sarà sostanziata dall’interazione diretta con lo studente. L’Aula virtuale (ideata e realizzata in doppia modalità, prevedendo sia la fruizione in presenza, sia in streaming per gli studenti collegati in modalità telematica, con discussione finale) ha, infatti, proprio lo scopo di affiancare e supportare lo studente con una interazione diretta con lo stesso atta a fornirgli un’ulteriore possibilità per poter fugare ogni dubbio o incertezza dovesse emergere di volta in volta.
Quest’ultima si svolge nelle due ore come una esercitazione/ricevimento frontale.
Prerequisiti

Per il corso sono richieste conoscenze dei concetti fondamentali della fisica (trattati nel corso di Fisica Generale) e degli strumenti di calcolo forniti nei corsi di Matematica I e II.

Contenuti dell'insegnamento
Prima parte
  • Introduzione al corso
  • Definizione di sistema energetico
  • Trasformazione e conversione dell’energia
  • Generalità sugli impianti di conversione dell’energia
Seconda parte
  • Richiami di termodinamica applicata
  • Trasformazioni termodinamiche reversibili, equazioni delle trasformazioni, lavoro, calore, variazione di energia interna, di entalpia e di entropia
  • Cicli termodinamici
  • Exergia
  • I combustibili
  • Il processo di combustione
  • Trasmissione del calore. Scambiatori
  • Turbomacchine
Terza parte
  • Impianti a gas
  • Motori a combustione interna
  • Impianti combinati
  • Impianti a vapore
  • Celle a combustibile
  • La cogenerazione
  • Impianti fotovoltaici
  • Collettori solari piani
  • Impianti eolici
  • Energia eolica
  • Impianti idroelettrici
  • Cenni ad altre tecnologie per la produzione di energia da FER: sfruttamento delle maree, delle moto ondoso, delle correnti marine, impianti geotermici, le biomasse
Attività didattiche
Le attività didattiche si articolano in didattica erogativa e didattica interattiva.
Per quanto riguarda la didattica erogativa, l'insegnamento prevede, per ciascun CFU, 5 ore di Didattica Erogativa, costituite da 2,5 ore di videolezioni (tenendo conto delle necessità di riascolto da parte dello studente). Ciascuna videolezione esplicita i propri obiettivi e argomenti, ed è corredata da materiale testuale in formato .pdf. Le videolezioni riguardano in particolare sia argomenti di teoria sia applicazioni pratiche. Queste ultime, mediante le apposite video esercitazioni fornite, consentono allo studente di ampliare e testare il proprio bagaglio teorico-pratico e altresì di aumentare la capacità di misurare le competenze acquisite, cosa che è fondamentale per lo studente di Ingegneria.
È di centrale importanza per lo studente migliorare la capacità di analisi e di sintesi che si sviluppano durante il corso, sia mediante la teoria che con la pratica.
Per quanto riguarda la didattica interattiva, l'insegnamento segue quanto previsto dalle Linee Guida di Ateneo sulla Didattica Interattiva e l'interazione didattica, e propone, per ciascun CFU, 1 ora di Didattica Interattiva dedicata alle seguenti attività: lettura area FAQ, partecipazione ad e-tivity strutturata costituita da attività finalizzate alla restituzione di un feedback formativo e interazioni sincrone dedicate a tale restituzione. Sono a tal proposito previste aule virtuali di due ore che consentono una interazione sincrona con lo studente.
In particolare, il docente con le aule virtuali potrà rendicontare agli studenti, attraverso gli esami fatti e i test di verifica ed autovalutazione, quali sono i maggiori punti di sofferenza nella loro preparazione, per poter quindi intervenire su specifiche tematiche con ulteriori spiegazioni ed esercizi pratici.
Modalità di verifica dell'apprendimento
L’esame, sia in sede che fuori sede, si svolge in forma scritta. La prova ha una durata massima di 120 minuti e durante lo svolgimento della stessa è consentito esclusivamente l’uso di una calcolatrice e del testo della normativa fornita direttamente dalla commissione d’esame.
La prova è costituta da due domande teoriche aperte (non a risposta multipla) e due brevi esercizi numerici sugli argomenti svolti durante il corso. Ogni domanda ed esercizio è conforme ai tre descrittori di Dublino.
Sono altresì previste prove di verifica e di autoverifica intermedie erogate in modalità distance learning che riguardano lo svolgimento di test di autoapprendimento.
Sebbene le prove di verifica e di autoverifica intermedie non contribuiscono alla formulazione del giudizio finale, esse sono utili ai fini della preparazione e dello studio individuale e sono obbligatorie ai fini del sostenimento della prova d’esame, la quale deve essere svolta in presenza dello studente davanti ad apposita Commissione ai sensi dell´art. 11 c.7 lett.e) del DM 270/2004. Infatti, la prova finale e le prove di verifica e di autoverifica intermedie consentono nel loro insieme di accertare la capacità di conoscenza e comprensione, la capacità di applicare le competenze acquisite, la capacità di esposizione, la capacità di apprendere e di elaborare soluzioni in autonomia di giudizio.
Libri di testo

Per quanto riguarda il materiale didattico, sono disponibili su Virtual Campus le videolezioni, le dispense (divise in tre moduli, uno per ogni parte del corso) e gli esercizi svolti.

Ricevimento studenti

Previo appuntamento (a.santiangeli@unimarconi.it).