ID:
SCV0566
Durata (ore):
54
CFU:
6
SSD:
IDRAULICA
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (23/09/2024 - 20/12/2024)
Syllabus
Obiettivi Formativi
OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO
L’insegnamento si propone di integrare le conoscenze già in possesso dello studente in ambito idraulico con particolare riferimento a:
1. principi basilari dell’idrodinamica e relative equazioni,
2. scambio di energia tra correnti e macchine idrauliche e problematiche connesse all’abbassamento locale della pressione,
3. correnti a pelo libero in moto stazionario.
All’interno del percorso formativo in IASAL, l’insegnamento rientra tra le materie ingegneristiche specialistiche relative all'ambiente.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di:
1. calcolare spinte idrodinamiche su superfici fisse;
2. calcolare la produzione di schemi semplificati di impianti idroelettrici;
3. effettuare verifiche a cavitazione allo scarico delle turbine a reazione e all’aspirazione delle pompe centrifughe;
4. calcolare profili di moto permanente in alvei a geometria semplificata;
5. predisporre fogli di calcolo per analizzare i problemi proposti, con particolare attenzione alla sensitività della soluzione alla variazione di alcuni parametri;
6. redigere brevi relazioni tecniche relative ai problemi proposti corredate da relative figure e tabelle.
L’insegnamento si propone di integrare le conoscenze già in possesso dello studente in ambito idraulico con particolare riferimento a:
1. principi basilari dell’idrodinamica e relative equazioni,
2. scambio di energia tra correnti e macchine idrauliche e problematiche connesse all’abbassamento locale della pressione,
3. correnti a pelo libero in moto stazionario.
All’interno del percorso formativo in IASAL, l’insegnamento rientra tra le materie ingegneristiche specialistiche relative all'ambiente.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di:
1. calcolare spinte idrodinamiche su superfici fisse;
2. calcolare la produzione di schemi semplificati di impianti idroelettrici;
3. effettuare verifiche a cavitazione allo scarico delle turbine a reazione e all’aspirazione delle pompe centrifughe;
4. calcolare profili di moto permanente in alvei a geometria semplificata;
5. predisporre fogli di calcolo per analizzare i problemi proposti, con particolare attenzione alla sensitività della soluzione alla variazione di alcuni parametri;
6. redigere brevi relazioni tecniche relative ai problemi proposti corredate da relative figure e tabelle.
Prerequisiti
Vincoli di propedeuticità: nessuno. Si ritengono tuttavia acquisiti gli elementi basilari di Analisi Matematica, Fisica, Idraulica e Impianti Idraulici, come da Laurea Triennale in Ingegneria della Classe L-7 (Ingegneria Civile e Ambientale).
Metodi didattici
Lezioni frontali ed esercitazioni in aula per complessive 54 ore, 36 di lezione e 18 di esercitazione.
Esercizi tipo sono forniti dal docente.
La soluzione della gran parte dei problemi richiede l’utilizzo di fogli di calcolo.
Tutto il corso è curato personalmente dal docente.
Gli studenti dovranno predisporre relazioni tecniche riguardanti la soluzione dei problemi proposti, contenenti la sintesi dei procedimenti di calcolo adottati e dei risultati ottenuti, riportati sia in forma grafica che mediante tabelle. Gli studenti potranno inoltre integrare le suddette relazioni con specifici approfondimenti di temi proposti dal docente o da studenti particolarmente interessati, ma non adeguatamente sviluppati a lezione (al riguardo, il docente suggerisce in genere uno o due riferimenti bibliografici).
Per predisporre le relazioni tecniche, il lavoro di gruppo è caldamente sollecitato; i gruppi, generalmente 3-5 studenti, vengono preferibilmente formati all’inizio del corso. Le relazioni tecniche sono circa 10, le tracce ed il materiale di supporto (problemi risolti corredati di output grafici e tabellari, fogli di calcolo di supporto perlopiù sviluppati in aula) sono disponibili sulla piattaforma e-learning. Discussione e revisione degli elaborati su richiesta di studenti interessati può avere luogo sia in aula durante il corso che in sede di ricevimento studenti.
Esercizi tipo sono forniti dal docente.
La soluzione della gran parte dei problemi richiede l’utilizzo di fogli di calcolo.
Tutto il corso è curato personalmente dal docente.
Gli studenti dovranno predisporre relazioni tecniche riguardanti la soluzione dei problemi proposti, contenenti la sintesi dei procedimenti di calcolo adottati e dei risultati ottenuti, riportati sia in forma grafica che mediante tabelle. Gli studenti potranno inoltre integrare le suddette relazioni con specifici approfondimenti di temi proposti dal docente o da studenti particolarmente interessati, ma non adeguatamente sviluppati a lezione (al riguardo, il docente suggerisce in genere uno o due riferimenti bibliografici).
Per predisporre le relazioni tecniche, il lavoro di gruppo è caldamente sollecitato; i gruppi, generalmente 3-5 studenti, vengono preferibilmente formati all’inizio del corso. Le relazioni tecniche sono circa 10, le tracce ed il materiale di supporto (problemi risolti corredati di output grafici e tabellari, fogli di calcolo di supporto perlopiù sviluppati in aula) sono disponibili sulla piattaforma e-learning. Discussione e revisione degli elaborati su richiesta di studenti interessati può avere luogo sia in aula durante il corso che in sede di ricevimento studenti.
Verifica Apprendimento
Al fine di verificare il raggiungimento degli obiettivi di apprendimento, l’esame è costituito da una prova orale della durata di circa 45 minuti, incentrata sulla discussione delle relazioni tecniche redatte dal candidato menzionate in precedenza. In particolare, nella prova orale lo studente è chiamato a rendere conto esaustivamente della logica di soluzione e dei relativi procedimenti di calcolo adottati. La prova orale compone per il 50% la valutazione complessiva dell’esame.
Il giudizio attribuito alle relazioni tecniche contribuisce alla valutazione complessiva per il rimanente 50%. Tale giudizio si basa sulla completezza (numero di relazioni svolte e numero di punti sviluppati per relazione), sulla chiarezza e sulla sintesi espositiva, sulla qualità (anche formale) di grafici e tabelle, nonché, evidentemente, sulla correttezza dei risultati forniti. Le relazioni in forma definitiva devono essere consegnate qualche giorno prima dell’esame (almeno 4-5 giorni).
Il voto finale è in trentesimi. Il voto minimo per il superamento dell’esame è 18/30.
Il giudizio attribuito alle relazioni tecniche contribuisce alla valutazione complessiva per il rimanente 50%. Tale giudizio si basa sulla completezza (numero di relazioni svolte e numero di punti sviluppati per relazione), sulla chiarezza e sulla sintesi espositiva, sulla qualità (anche formale) di grafici e tabelle, nonché, evidentemente, sulla correttezza dei risultati forniti. Le relazioni in forma definitiva devono essere consegnate qualche giorno prima dell’esame (almeno 4-5 giorni).
Il voto finale è in trentesimi. Il voto minimo per il superamento dell’esame è 18/30.
Contenuti
Congruentemente agli obiettivi dell’insegnamento, il corso è suddiviso in tre blocchi principali, rispettivamente BASI DI IDRODINAMICA, SCAMBIO DI ENERGIA TRA CORRENTE E MACCHINA, e MOTO PERMANENTE IN ALVEO A PELO LIBERO, i cui contenuti sono dettagliati di seguito. Tra parentesi è riportato il numero di ore di didattica frontale in aula indicativamente dedicato sia a ciascuno dei tre blocchi che agli specifici argomenti.
Prima parte: BASI DI IDRODINAMICA [18]
- Tensore degli sforzi [4],
- Viscosità e sua misura, fluidi newtoniani e non newtoniani [2],
- Equazioni di equilibrio dinamico in forma indefinita, equazioni di Eulero, equazioni di Navier-Stokes, effetti dinamici della turbolenza ed equazioni di Reynolds (cenni) [4],
- Equazioni di equilibrio dinamico in forma globale, calcolo di spinte idrodinamiche [8].
Seconda parte: SCAMBIO DI ENERGIA TRA CORRENTE E MACCHINA [16]
- impianti idroelettrici e turbine idrauliche, calcolo di produttività di un impianto idroelettrico (cenni) [8],
- cavitazione allo scarico delle turbine a reazione, verifiche [4],
- cavitazione all’aspirazione delle pompe centrifughe, verifiche [4].
Terza parte: MOTO PERMANENTE IN ALVEO A PELO LIBERO [20]
- Moto uniforme in corrente a pelo libero con sezione trasversale e distribuzione della scabrezza irregolari [2],
- Energia specifica e altezza critica, correnti lente e veloci, alvei a debole e forte pendenza, numero di Froude, celerità di propagazione delle piccole oscillazioni [2],
- Risalto idraulico e vasche di dissipazione (cenni) [4],
- Stramazzi e misura della portata in canali a pelo libero (cenni) [2],
- Calcolo di profili di moto permanente in alvei prismatici a sezione trasversale semplice, anche in presenza di discontinuità localizzate (paratoie di regolazione, soglie di fondo, pile di ponte, cambi di pendenza) [10].
Prima parte: BASI DI IDRODINAMICA [18]
- Tensore degli sforzi [4],
- Viscosità e sua misura, fluidi newtoniani e non newtoniani [2],
- Equazioni di equilibrio dinamico in forma indefinita, equazioni di Eulero, equazioni di Navier-Stokes, effetti dinamici della turbolenza ed equazioni di Reynolds (cenni) [4],
- Equazioni di equilibrio dinamico in forma globale, calcolo di spinte idrodinamiche [8].
Seconda parte: SCAMBIO DI ENERGIA TRA CORRENTE E MACCHINA [16]
- impianti idroelettrici e turbine idrauliche, calcolo di produttività di un impianto idroelettrico (cenni) [8],
- cavitazione allo scarico delle turbine a reazione, verifiche [4],
- cavitazione all’aspirazione delle pompe centrifughe, verifiche [4].
Terza parte: MOTO PERMANENTE IN ALVEO A PELO LIBERO [20]
- Moto uniforme in corrente a pelo libero con sezione trasversale e distribuzione della scabrezza irregolari [2],
- Energia specifica e altezza critica, correnti lente e veloci, alvei a debole e forte pendenza, numero di Froude, celerità di propagazione delle piccole oscillazioni [2],
- Risalto idraulico e vasche di dissipazione (cenni) [4],
- Stramazzi e misura della portata in canali a pelo libero (cenni) [2],
- Calcolo di profili di moto permanente in alvei prismatici a sezione trasversale semplice, anche in presenza di discontinuità localizzate (paratoie di regolazione, soglie di fondo, pile di ponte, cambi di pendenza) [10].
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Altre informazioni
Il Docente è generalmente a disposizione in aula dopo le lezioni. È inoltre disponibile nel suo ufficio o in remoto (su piattaforma Teams), previo appuntamento (e-mail: paolo.espa@uninsubria.it).
Corsi
Corsi
INGEGNERIA AMBIENTALE E PER LA SOSTENIBILITA' DEGLI AMBIENTI DI LAVORO
Laurea Magistrale
2 anni
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Persone
Persone
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