Teresa DONATEO

Teresa DONATEO

Professore II Fascia (Associato)

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/08: MACCHINE A FLUIDO.

Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione

Centro Ecotekne Pal. O - S.P. 6, Lecce - Monteroni - LECCE (LE)

Ufficio, Piano terra

Telefono +39 0832 29 7754

Professore associato di Macchine a fluido (ING-IND/08)

Area di competenza:

ING-IND/08 Macchine a fluido

Aree di ricerca:

- motori a combustione interna

- spray e combustione

- veicoli elettrici e ibridi

- celle a combustibile

- mobilità sostenibile 

- sistemi aeronautici MEA e ibridi

- algoritmi di ottimizzazione multi- and many objective

Orario di ricevimento

Previo appuntamento (da richiedere in chat) su piattaforma Teams 

 

Recapiti aggiuntivi

https://vsmobility.unisalento.it

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Curriculum Vitae

Si è laureata cum laude in Ingegneria dei Materiali presso l’Università degli Studi di Lecce nel 1999. Nel 2003 ha conseguito il titolo di dottore di ricerca presso l’Università di Lecce, discutendo una tesi sullo sviluppo di una metodologia evolutiva per il progetto di motori diesel ad iniezione diretta che consente di sviluppare nuove geometrie per la camera di combustione in grado di rispettare le sempre più stringenti normative europee sulle emissioni inquinanti. Dal 2000 collabora con la STIM Engineering di Bari per la ricerca brevettuale ed ha tenuto seminari specialistici sull’utilizzo delle banche dati brevetti e marchi. Da settembre 2005 a dicembre 2005 ha svolto attività di ricerca nell'ambito della combustione omogenea e dei veicoli ibridi presso il CAR (Center for Automotive Research ) dell'Ohio State University - Columbus sotto la guida del prof. Rizzoni. E’ autrice di numerose memorie scientifiche pubblicate prevalentemente in ambito internazionale. Da novembre 2001 a novembre 2014 è ricercatore di Macchine a Fluido (ING-IND/08) presso la Facoltà di Ingegneria dell'Università degli Studi di Lecce. Nel mese di gennaio 2014 ha conseguito l’Abilitazione Scientifica Nazionale per il ruolo di Professore Associato nel settore concorsuale 09/C1 denominato “Macchine e Sistemi per l’Energia e l’Ambiente.  Dal 1 dicembre 2014 è in servizio come Professore di II fascia presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione dell'Università del Salento. Coordinatrice della Commissione didattica paritetica docenti-studenti del Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione dal 2018 al 2019, è attualmente componente del Presidio della Qualità dell'Ateneo e della cabina di regia per la VQR 2015-19. Associate Editor delle riviste SAE Journal of Engines e NATURE Scientific Reports.

CORSI EROGATI 

I semestre: Sistemi avanzati di propulsione  (Ingegneria Meccanica - LM, indirizzo "Ingegneria del Veicolo") 

II semestre: Sistemi energetici e propulsivi (Ing. Industriale LECCE) , (ex Macchine, ex Sistemi Energetici)

 

CORSI DISATTIVATI

Macchine (Ing. Industriale LECCE) 

Hybrid Electric Aircraft (Aerosopace Engineering-LM)

Systems and Technologies for Energy (Ingegneria dell'Informazione)

Tecnologie energetiche (INGEGNERIA DELLE TECNOLOGIE INDUSTRIALI)

 

Il materiale didattico di tutti i corsi è disponibile su formazioneonline.unisalento.it

Ricevimento studenti previo appuntamento (da richiedere mediante Chat su Microsoft Teams) e su piattaforma Teams (codice fhpxowh) 

 

Didattica

A.A. 2022/2023

SISTEMI AVANZATI DI PROPULSIONE

Corso di laurea INGEGNERIA MECCANICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso INGEGNERIA DEL VEICOLO

Sede Lecce

SISTEMI ENERGETICI E PROPULSIVI

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno di corso 3

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

A.A. 2021/2022

SISTEMI AVANZATI DI PROPULSIONE

Corso di laurea INGEGNERIA MECCANICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso INGEGNERIA DEL VEICOLO

Sede Lecce

SISTEMI ENERGETICI E PROPULSIVI

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 3

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

A.A. 2020/2021

SISTEMI AVANZATI DI PROPULSIONE

Corso di laurea INGEGNERIA MECCANICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso INGEGNERIA DEL VEICOLO

Sede Lecce

SISTEMI ENERGETICI E PROPULSIVI

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 3

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

A.A. 2019/2020

SISTEMI AVANZATI DI PROPULSIONE

Corso di laurea INGEGNERIA MECCANICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso INGEGNERIA DEL VEICOLO

Sede Lecce

TECNOLOGIE ENERGETICHE

Corso di laurea INGEGNERIA DELLE TECNOLOGIE INDUSTRIALI

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso unico

Sede Lecce

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SISTEMI AVANZATI DI PROPULSIONE

Corso di laurea INGEGNERIA MECCANICA

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/08

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 19/09/2022 al 16/12/2022)

Lingua ITALIANO

Percorso INGEGNERIA DEL VEICOLO (A87)

Sede Lecce

Sono richieste conoscenze di base di Macchine a fluido e Meccanica Teorica e Applicata. E' consigliabile aver sostenuto l'esame di Macchine ed Energetica.

Normative sulle emissioni inquinanti in ambito automotive.  Cicli di guida. Modelli di traffico.

Sistemi di propulsione tradizionale e innovativi per la trazione stradale. Cenni sulle  applicazioni navali e aeronautiche. 

Paradigmi di modellazione dei powertrain di veicoli elettrici ed ibridi.  Richiami sui motori a combustione interna.  Modellazione control-oriented. Motori elettrici. Prestazioni ed efficienza. Modellazione control-oriented. Celle a combustibile.  Principi di funzionamento, parametri di scelta e modellazione. Sistemi di accumulo dell'energia. Batterie. Principi di funzionamento, parametri di scelta e modelli.

Autonomia e prestazioni di veicoli ibridi ed elettrici.  Strategie di energy management. Ottimizzazione singolo e multi-obiettivo di powertrain ibridi.

Obiettivi formativi

Fornire conoscenze specifiche sulle problematiche di impatto ambientale da veicoli stradali e sul relativo contesto normativo nonché competenze metodologiche, tecnologiche e modellistiche sui sistemi avanzati di propulsione.

Introdurre gli idonei paradigmi di modellazione dei convertitori di energia di powertrain avanzati (motori termici, motori/generatori elettrici, celle a combustibile, ecc.) nonché dei sistemi di accumulo meccanici, elettrici, pneumatici ed idraulici e presentare gli strumenti software in cui tali modelli sono implementabili. 

Illustrare  le moderne tecniche di gestione energetica e ottimizzazione di tali powertrain  finalizzate alla minimizzazione del consumo e alla massimizzazione delle prestazioni.

Competenze 

Alla fine del corso lo studente sarà in grado di dimensionare, analizzare ed ottimizzare un sistema propulsivo di tipo innovativo (es. elettrico o ibrido) e di confrontarne prestazioni e impatto ambientale rispetto ai sistemi convenzionali.

Per quanto riguarda le competenze linguistiche e informatiche, lo studente apprenderà la terminologia specialistica in lingua madre e in inglese e sarà  in grado di presentare i risultati sia in forma scritta (report tecnico) sia in forma orale (presentazione) con correttezza formale e rigore metodologico. 

Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche con l'ausilio di software di simulazione.

- Una prova orale in cui si valuteranno le conoscenze acquisite in merito alle tecnologie avanzate per la propulsione stradale.

- Lo svolgimento e la presentazione di un progetto individuale (strutturato in più task)  riguardante  il dimensionamento, la modellazione e l’analisi/ottimizzazione di un sistema avanzato di propulsione stradale. In questa prova si valuteranno le abilità di modellazione e ottimizzazione nonché le competenze tecniche e linguistiche acquisite dallo studente sulla base di quanto descritto nella sezione "obiettivi formativi". 

Il voto finale sarà la media tra il voto della parte orale e quello del progetto.

 

Alla luce della situazione di emergenza COVID-19 le prove potranno essere sostenute in presenza oppure tramite la piattaforma digitale Microsoft Teams sulla base delle indicazioni che di volta in volta verranno fornite agli studenti. Il codice di accesso all'esame orale e il calendario delle convocazioni saranno resi disponibile agli studenti come avviso su "formazioneonline" e utilizzando lo strumento "comunicazione agli iscritti" di Esse3.

Il materiale didattico sarà reso disponibile sul portale formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=481) al quale gli studenti interessati possono accedere con le proprie credenziali studente. 

Emissioni inquinanti da motori a combustione interna per il trasporto stradale: meccanismi di formazione, sistemi di abbattimento, influenza delle condizioni reali di guida. Normative sulle emissioni inquinanti da veicoli stradali.  Portable Emission Measurement Systems. Impatto ambientale dei veicoli elettrici. Approcci tank-to-wheel, well-to-wheel e Life Cycle Assessment. 

Sistemi innovativi di propulsione: veicoli elettrici ed ibridi, veicoli alimentati a combustibile gassoso e biocarburanti. Veicoli elettrici solari. Schemi di ibridizzazione di diverse tipologie di veicoli (passenger cars, macchine movimento terra, ecc.).  Cenni sulle applicazioni della propulsione ibrida nell’ambito aeronautico e navale. Infrastrutture e tecnologie di ricarica dei veicoli Plug-in.  Città intelligenti e mobilità sostenibile.

Paradigmi di modellazione dei powertrain di veicoli elettrici ed ibridi. Introduzione ai software Advisor e AVL Cruise. Modelli di traffico di tipo microscopico e macroscopico. Modellazione control-oriented dei singoli convertitori di energia: motori a combustione interna, macchine elettriche, celle a combustibile. Tecniche di scaling dei convertitori di energia.  

Sistemi di accumulo dell'energia. Batterie, supercondensatori, volani. Sistemi di accumulo idraulico  Principi di funzionamento, parametri di scelta, modalità di ricarica e modelli elettrici equivalenti. Recupero termico.

Dimensionamento ed energy management di veicoli ibridi serie e parallelo. Autonomia elettrica ed effetto degli ausiliari.  Tecniche di controllo ottimo. Ottimizzazione a più obiettivi: algoritmi genetici. Tecniche di Multi-criteria Decision Making applicate ai veicoli ibridi. Applicazione delle metodologie in ambiente Esteco-Modefrontier.

 - Pinamonti P. “Motori, traffico e ambiente: emissioni inquinanti da Motori a Combustione Interna per autotrazione”, International Centre for Mechanical Sciences.

- Iora P. G. “Tecnologie per la mobilità sostenibile: Veicoli elettrici, ibridi e fuel cell”, Società Editrice Esculapio.

- Guzzella, Sciarretta, "Vehicle Propulsion Systems", Springer.

- Larminie J., Dicks A., “Fuel Cell Systems Explained” , Wiley.

- James Larminie, John Lowry, “Electric vehicle technology explained”, Wiley, 2012.

- Donateo, T, “Hybrid Electric Vehicles”, Intech (open access).

 

- Dispense del corso (Il materiale didattico sarà reso disponibile sul portale formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=481) al quale gli studenti interessati possono già accedere con le proprie credenziali studente).

SISTEMI AVANZATI DI PROPULSIONE (ING-IND/08)
SISTEMI ENERGETICI E PROPULSIVI

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/08

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Anno di corso 3

Semestre Secondo Semestre (dal 01/03/2023 al 09/06/2023)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

È propedeutico l’esame di Fisica Tecnica

Fonti e vettori energetici

Termofluidodinamica;

Introduzione alle macchine a fluido;

Macchine idrauliche operatrici;

Sistemi per la compressione dei gas;

Impianti motore;

Motori alternativi a combustione interna.

OBIETTIVI DEL CORSO: Fornire agli studenti del corso di laurea triennale in Ingegneria Industriale conoscenze di base sui sistemi per la conversione dell'energia e i relativi componenti con particolare riferimento alle problematiche di scelta, installazione e regolazione delle macchine a fluido e alla valutazione del rendimento di conversione dei principali impianti motore.

RISULTATI DI APPRENDIMENTO:

Conoscenza e comprensione:

- conoscenza delle principali fonti e vettori energetici e loro utilizzo negli impianti energetici

- principi di combustione

- leggi della termodinamica e della fluidodinamica applicate a sistemi zero-dimensionali e 1D.

- principi di funzionamento delle macchine a fluido all'interno dei sistemi energetici 

- tipologie di pompe, ventilatori e compressori e relative modalità di regolazione

- principi di funzionamento e modalità di regolazione delle trasmissioni idrostatiche

-  cicli di riferimento,  bilanci energetici e calcolo delle prestazioni dei principali impianti motori (motori alternativi, impianti a vapore, impianti con turbina a gas)

Capacità di applicare conoscenze e comprensione

- calcolare le proprietà termodinamiche dei fluidi utilizzati nei sistemi energetici

- modellare il comportamento dei sistemi energetici mediante le leggi della termodinamica, le trasformazioni politropiche dei gas perfetti e la teoria degli ugelli

- saper modellare i condotti a sezione variabile (diffusori, effusori, eiettori e iniettori) e valutarne il funzionamento fuori progetto

- stimare le perdite fluidodinamiche, termiche e meccaniche nelle macchine a fluidi e quantificarle attraverso opportuni rendimenti

- scegliere le macchine più opportune per un impianto di pompaggio, ventilazione o compressione

Autonomia di giudizio

- capacità di affrontare criticamente l'analisi di sistemi energetici reali

Abilità comunicative

- capacità di descrivere, anche mediante disegni schematici e mappe concettuali, il funzionamento delle principali macchine e dei sistemi energetici

- padroneggiare il linguaggio della comunita' scientifica italiana  e internazionale

Capacità di apprendimento

- Gli studenti devono acquisire la capacità critica di rapportarsi, con originalità e autonomia, alle problematiche tipiche della conversione dell'energia.

- Devono essere in grado di rielaborare, e di applicare autonomamente le conoscenze e i metodi appresi in vista di un’eventuale prosecuzione degli studi a livello superiore (laurea magistrale) o nella più ampia prospettiva di auto-aggiornamento culturale e professionale dell'apprendimento permanente.

 

Lezioni frontali alla lavagna precedute da video esplicativi relativi all'unità didattica (i video sono disponibili sia sulla piattaforma e-learning sia sul canale Youtube del corso https://www.youtube.com/playlist?list=PLpWqeD2Lr98hF8tvcg6o1zm4cnPInUP-s)

Risoluzione di esercizi e prove d'esame anche con l'ausilio di strumenti informatici (Excel, Matlab)

Sfide con Kahoot per riassumere i concetti principali dell'unità di didattica.

Discussione del materiale didattico e delle prove d'esame  su piattaforma Microsoft Teams 

Scritto e orale

Nella prova scritta, consistente in tre o quattro esercizi numerici da svolgere nel tempo massimo di 3 ore, si valuterà la conoscenza degli argomenti del corso, la capacità di svolgere i calcoli e la capacità di applicare gli aspetti teorici affrontati a lezione a sistemi reali.

Nell'esame orale si valuterà la conoscenza degli argomenti del corso, il grado di approfondimento e la capacità critica del candidato.

Per gli studenti frequentanti è proposta una valutazione in itinere mediante prove intermedie e compiti da svolgere durante il corso nonché esercitazioni fisiche e virtuali di laboratorio didattico.

 

Alla luce della situazione di emergenza COVID-19 le prove scritte e orali potranno essere sostenute in presenza oppure tramite la piattaforma digitale Microsoft Teams sulla base delle indicazioni che di volta in volta verranno fornite agli studenti. Il codice di accesso per gli esami scritti e orali è  "7go8kdo".

Per ogni altra informazione consultare la pagina del corso su formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=484)

Energetica

Definizioni, classificazioni e specifiche delle fonti e dei vettori energetici. La combustione.  I combustibili fossili. Bilanci di massa ed energia nei processi di combustione . 

 

Termofluidodinamica:  

introduzione e richiami di termodinamica. Equazione di stato dei gas perfetti. Trasformazioni termodinamiche dei gas perfetti. Trasformazioni di espansione e compressione con scambio di lavoro. Recupero e controrecupero. Elementi di meccanica dei fluidi. Flusso negli ugelli. Tubo di Venturi, ugello de Laval, prese dinamiche, eiettori ed iniettori . Svolgimento di esercizi sugli argomenti trattati .

 

Introduzione alle macchine a fluido:

Classificazione delle macchine. Scambi di lavoro nelle turbomacchine. Equazione di Eulero. Cenni sui triangoli di velocità. Cicli di lavoro delle macchine volumetriche. Perdite nelle macchine e rendimenti.

Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati.

 

Macchine idrauliche operatrici:

Impianti di pompaggio e di ventilazione. Criteri di scelta e installazione delle turbopompe e dei ventilatori.Curve caratteristiche. Metodi di regolazione. Problematiche di cavitazione, pompaggio e stallo. Funzionamento e regolazione delle pompe volumetriche. Attuatori lineari e rotativi. Trasmissioni idrostatiche.

Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati.

 

Sistemi per la compressione dei gas:

Criteri di scelta e installazione dei compressori. Curve caratteristiche e cenni ai fenomeni di instabilità dei turbocompressori. Studio dettagliato dei compressori volumetrici alternativi e rotativi. Metodi di regolazione. Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati.

 

Impianti motore:

Cicli di riferimento. Perdite e rendimenti. Studio dettagliato degli impianti a vapore. Analisi termodinamica ed exergetica. Cenni sul gruppo turbina. Impianti con turbina a gas, cicli combinati e cogenerativi. Parametri progettuali e di regolazione. Panoramica sui sistemi energetici innovativi per la produzione dell'energia.

Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati .

 

Motori alternativi a combustione interna:

Cicli di riferimento. Classificazione e schemi costruttivi. Parametri di prestazione e curve caratteristiche. Criteri di scelta e campi di applicazione. Regolazione della potenza. Panoramica sui sistemi energetici per la propulsione e la trazione. Cenni sulle problematiche di impatto ambientale.

 Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati.

 

 Esercitazione di laboratorio:

Rilievo della curva caratteristica di una turbopompa o di un ventilatore 

  1. T. Donateo, "Macchine e sistemi energetici: guida allo studio e introduzione al calcolo", Libreriauniversitaria.it , 2020 (https://www.libreriauniversitaria.it/macchine-sistemi-energia-guida-studio/libro/9788833592220
  2. Catalano, Napolitano, "Elementi di Macchine operatrici a fluido", Pitagora editrice, Bologna
  3. Cornetti, Millo, "Macchine idrauliche-1", Il capitello
  4. Cornetti, Millo, "Scienze termiche e macchine a vapore-2A", Il capitello
  5. Cornetti, Millo, "Macchine a gas-2B", Il capitello
  6. Dadone, "Macchine idrauliche", CLUT
  7. Della Volpe, "Macchine", Liguori editore
  8. Ferrari, "Motori a combustione interna", Il capitello, Torino
  9. Lozza, "Turbine a gas e cicli combinati", Progetto Leonardo, Bologna
  10. V. Dossena, G. Ferrari, P. Gaetani, G. Montenegro, A. Onorati, G. Persico, "Macchine a fluido",CittàStudi Edizioni
  11. Dispense e slide disponibili sul portale formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=484)
SISTEMI ENERGETICI E PROPULSIVI (ING-IND/08)
SISTEMI AVANZATI DI PROPULSIONE

Corso di laurea INGEGNERIA MECCANICA

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/08

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 20/09/2021 al 17/12/2021)

Lingua ITALIANO

Percorso INGEGNERIA DEL VEICOLO (A87)

Sede Lecce

Sono richieste conoscenze di base di Macchine a fluido e Meccanica Teorica e Applicata. E' consigliabile aver sostenuto l'esame di Macchine ed Energetica.

Normative sulle emissioni inquinanti in ambito automotive.  Cicli di guida. Modelli di traffico.

Sistemi di propulsione tradizionale e innovativi per la trazione stradale. Cenni sulle  applicazioni navali e aeronautiche. 

Paradigmi di modellazione dei powertrain di veicoli elettrici ed ibridi.  Richiami sui motori a combustione interna.  Modellazione control-oriented. Motori elettrici. Prestazioni ed efficienza. Modellazione control-oriented. Celle a combustibile.  Principi di funzionamento, parametri di scelta e modellazione. Sistemi di accumulo dell'energia. Batterie. Principi di funzionamento, parametri di scelta e modelli.

Autonomia e prestazioni di veicoli ibridi ed elettrici.  Strategie di energy management. Ottimizzazione singolo e multi-obiettivo di powertrain ibridi.

Obiettivi formativi

Fornire conoscenze specifiche sulle problematiche di impatto ambientale da veicoli stradali e sul relativo contesto normativo nonché competenze metodologiche, tecnologiche e modellistiche sui sistemi avanzati di propulsione.

Introdurre gli idonei paradigmi di modellazione dei convertitori di energia di powertrain avanzati (motori termici, motori/generatori elettrici, celle a combustibile, ecc.) nonché dei sistemi di accumulo meccanici, elettrici, pneumatici ed idraulici e presentare gli strumenti software in cui tali modelli sono implementabili. 

Illustrare  le moderne tecniche di gestione energetica e ottimizzazione di tali powertrain  finalizzate alla minimizzazione del consumo e alla massimizzazione delle prestazioni.

Competenze 

Alla fine del corso lo studente sarà in grado di dimensionare, analizzare ed ottimizzare un sistema propulsivo di tipo innovativo (es. elettrico o ibrido) e di confrontarne prestazioni e impatto ambientale rispetto ai sistemi convenzionali.

Per quanto riguarda le competenze linguistiche e informatiche, lo studente apprenderà la terminologia specialistica in lingua madre e in inglese e sarà  in grado di presentare i risultati sia in forma scritta (report tecnico) sia in forma orale (presentazione) con correttezza formale e rigore metodologico. 

Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche con l'ausilio di software di simulazione.

- Una prova orale in cui si valuteranno le conoscenze acquisite in merito alle tecnologie avanzate per la propulsione stradale.

- Lo svolgimento e la presentazione di un progetto individuale (strutturato in più task)  riguardante  il dimensionamento, la modellazione e l’analisi/ottimizzazione di un sistema avanzato di propulsione stradale. In questa prova si valuteranno le abilità di modellazione e ottimizzazione nonché le competenze tecniche e linguistiche acquisite dallo studente sulla base di quanto descritto nella sezione "obiettivi formativi". 

Il voto finale sarà la media tra il voto della parte orale e quello del progetto.

 

Alla luce della situazione di emergenza COVID-19 le prove potranno essere sostenute in presenza oppure tramite la piattaforma digitale Microsoft Teams sulla base delle indicazioni che di volta in volta verranno fornite agli studenti. Il codice di accesso all'esame orale e il calendario delle convocazioni saranno resi disponibile agli studenti come avviso su "formazioneonline" e utilizzando lo strumento "comunicazione agli iscritti" di Esse3.

Il materiale didattico sarà reso disponibile sul portale formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=481) al quale gli studenti interessati possono accedere con le proprie credenziali studente. 

Emissioni inquinanti da motori a combustione interna per il trasporto stradale: meccanismi di formazione, sistemi di abbattimento, influenza delle condizioni reali di guida. Normative sulle emissioni inquinanti da veicoli stradali.  Portable Emission Measurement Systems. Impatto ambientale dei veicoli elettrici. Approcci tank-to-wheel, well-to-wheel e Life Cycle Assessment. 

Sistemi innovativi di propulsione: veicoli elettrici ed ibridi, veicoli alimentati a combustibile gassoso e biocarburanti. Veicoli elettrici solari. Schemi di ibridizzazione di diverse tipologie di veicoli (passenger cars, macchine movimento terra, ecc.).  Cenni sulle applicazioni della propulsione ibrida nell’ambito aeronautico e navale. Infrastrutture e tecnologie di ricarica dei veicoli Plug-in.  Città intelligenti e mobilità sostenibile.

Paradigmi di modellazione dei powertrain di veicoli elettrici ed ibridi. Introduzione ai software Advisor e AVL Cruise. Modelli di traffico di tipo microscopico e macroscopico. Modellazione control-oriented dei singoli convertitori di energia: motori a combustione interna, macchine elettriche, celle a combustibile. Tecniche di scaling dei convertitori di energia.  

Sistemi di accumulo dell'energia. Batterie, supercondensatori, volani. Sistemi di accumulo idraulico  Principi di funzionamento, parametri di scelta, modalità di ricarica e modelli elettrici equivalenti. Recupero termico.

Dimensionamento ed energy management di veicoli ibridi serie e parallelo. Autonomia elettrica ed effetto degli ausiliari.  Tecniche di controllo ottimo. Ottimizzazione a più obiettivi: algoritmi genetici. Tecniche di Multi-criteria Decision Making applicate ai veicoli ibridi. Applicazione delle metodologie in ambiente Esteco-Modefrontier.

 - Pinamonti P. “Motori, traffico e ambiente: emissioni inquinanti da Motori a Combustione Interna per autotrazione”, International Centre for Mechanical Sciences.

- Iora P. G. “Tecnologie per la mobilità sostenibile: Veicoli elettrici, ibridi e fuel cell”, Società Editrice Esculapio.

- Guzzella, Sciarretta, "Vehicle Propulsion Systems", Springer.

- Larminie J., Dicks A., “Fuel Cell Systems Explained” , Wiley.

- James Larminie, John Lowry, “Electric vehicle technology explained”, Wiley, 2012.

- Donateo, T, “Hybrid Electric Vehicles”, Intech (open access).

 

- Dispense del corso (Il materiale didattico sarà reso disponibile sul portale formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=481) al quale gli studenti interessati possono già accedere con le proprie credenziali studente).

SISTEMI AVANZATI DI PROPULSIONE (ING-IND/08)
SISTEMI ENERGETICI E PROPULSIVI

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/09

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 3

Semestre Secondo Semestre (dal 01/03/2022 al 10/06/2022)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

È propedeutico l’esame di Fisica Tecnica

Fonti e vettori energetici

Termofluidodinamica;

Introduzione alle macchine a fluido;

Macchine idrauliche operatrici;

Sistemi per la compressione dei gas;

Impianti motore;

Motori alternativi a combustione interna.

OBIETTIVI DEL CORSO: Fornire agli studenti del corso di laurea triennale in Ingegneria Industriale conoscenze di base sui sistemi per la conversione dell'energia e i relativi componenti con particolare riferimento alle problematiche di scelta, installazione e regolazione delle macchine a fluido e alla valutazione del rendimento di conversione dei principali impianti motore.

RISULTATI DI APPRENDIMENTO:

Conoscenza e comprensione:

- conoscenza delle principali fonti e vettori energetici e loro utilizzo negli impianti energetici

- principi di combustione

- leggi della termodinamica e della fluidodinamica applicate a sistemi zero-dimensionali e 1D.

- principi di funzionamento delle macchine a fluido all'interno dei sistemi energetici 

- tipologie di pompe, ventilatori e compressori e relative modalità di regolazione

- principi di funzionamento e modalità di regolazione delle trasmissioni idrostatiche

-  cicli di riferimento,  bilanci energetici e calcolo delle prestazioni dei principali impianti motori (motori alternativi, impianti a vapore, impianti con turbina a gas)

Capacità di applicare conoscenze e comprensione

- calcolare le proprietà termodinamiche dei fluidi utilizzati nei sistemi energetici

- modellare il comportamento dei sistemi energetici mediante le leggi della termodinamica, le trasformazioni politropiche dei gas perfetti e la teoria degli ugelli

- saper modellare i condotti a sezione variabile (diffusori, effusori, eiettori e iniettori) e valutarne il funzionamento fuori progetto

- stimare le perdite fluidodinamiche, termiche e meccaniche nelle macchine a fluidi e quantificarle attraverso opportuni rendimenti

- scegliere le macchine più opportune per un impianto di pompaggio, ventilazione o compressione

Autonomia di giudizio

- capacità di affrontare criticamente l'analisi di sistemi energetici reali

Abilità comunicative

- capacità di descrivere, anche mediante disegni schematici e mappe concettuali, il funzionamento delle principali macchine e dei sistemi energetici

- padroneggiare il linguaggio della comunita' scientifica italiana  e internazionale

Capacità di apprendimento

- Gli studenti devono acquisire la capacità critica di rapportarsi, con originalità e autonomia, alle problematiche tipiche della conversione dell'energia.

- Devono essere in grado di rielaborare, e di applicare autonomamente le conoscenze e i metodi appresi in vista di un’eventuale prosecuzione degli studi a livello superiore (laurea magistrale) o nella più ampia prospettiva di auto-aggiornamento culturale e professionale dell'apprendimento permanente.

 

Lezioni frontali alla lavagna precedute da video esplicativi relativi all'unità didattica (i video sono disponibili sia sulla piattaforma e-learning sia sul canale Youtube del corso https://www.youtube.com/playlist?list=PLpWqeD2Lr98hF8tvcg6o1zm4cnPInUP-s)

Risoluzione di esercizi e prove d'esame anche con l'ausilio di strumenti informatici (Excel, Matlab)

Sfide con Kahoot per riassumere i concetti principali dell'unità di didattica.

Discussione del materiale didattico e delle prove d'esame  su piattaforma Microsoft Teams 

Scritto e orale

Nella prova scritta, consistente in tre o quattro esercizi numerici da svolgere nel tempo massimo di 3 ore, si valuterà la conoscenza degli argomenti del corso, la capacità di svolgere i calcoli e la capacità di applicare gli aspetti teorici affrontati a lezione a sistemi reali.

Nell'esame orale si valuterà la conoscenza degli argomenti del corso, il grado di approfondimento e la capacità critica del candidato.

Per gli studenti frequentanti è proposta una valutazione in itinere mediante prove intermedie e compiti da svolgere durante il corso nonché esercitazioni fisiche e virtuali di laboratorio didattico.

 

Alla luce della situazione di emergenza COVID-19 le prove scritte e orali potranno essere sostenute in presenza oppure tramite la piattaforma digitale Microsoft Teams sulla base delle indicazioni che di volta in volta verranno fornite agli studenti. Il codice di accesso per gli esami scritti e orali è  "7go8kdo".

Per ogni altra informazione consultare la pagina del corso su formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=484)

Energetica

Definizioni, classificazioni e specifiche delle fonti e dei vettori energetici. La combustione.  I combustibili fossili. Bilanci di massa ed energia nei processi di combustione . 

 

Termofluidodinamica:  

introduzione e richiami di termodinamica. Equazione di stato dei gas perfetti. Trasformazioni termodinamiche dei gas perfetti. Trasformazioni di espansione e compressione con scambio di lavoro. Recupero e controrecupero. Elementi di meccanica dei fluidi. Flusso negli ugelli. Tubo di Venturi, ugello de Laval, prese dinamiche, eiettori ed iniettori . Svolgimento di esercizi sugli argomenti trattati .

 

Introduzione alle macchine a fluido:

Classificazione delle macchine. Scambi di lavoro nelle turbomacchine. Equazione di Eulero. Cenni sui triangoli di velocità. Cicli di lavoro delle macchine volumetriche. Perdite nelle macchine e rendimenti.

Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati.

 

Macchine idrauliche operatrici:

Impianti di pompaggio e di ventilazione. Criteri di scelta e installazione delle turbopompe e dei ventilatori.Curve caratteristiche. Metodi di regolazione. Problematiche di cavitazione, pompaggio e stallo. Funzionamento e regolazione delle pompe volumetriche. Attuatori lineari e rotativi. Trasmissioni idrostatiche.

Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati.

 

Sistemi per la compressione dei gas:

Criteri di scelta e installazione dei compressori. Curve caratteristiche e cenni ai fenomeni di instabilità dei turbocompressori. Studio dettagliato dei compressori volumetrici alternativi e rotativi. Metodi di regolazione. Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati.

 

Impianti motore:

Cicli di riferimento. Perdite e rendimenti. Studio dettagliato degli impianti a vapore. Analisi termodinamica ed exergetica. Cenni sul gruppo turbina. Impianti con turbina a gas, cicli combinati e cogenerativi. Parametri progettuali e di regolazione. Panoramica sui sistemi energetici innovativi per la produzione dell'energia.

Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati .

 

Motori alternativi a combustione interna:

Cicli di riferimento. Classificazione e schemi costruttivi. Parametri di prestazione e curve caratteristiche. Criteri di scelta e campi di applicazione. Regolazione della potenza. Panoramica sui sistemi energetici per la propulsione e la trazione. Cenni sulle problematiche di impatto ambientale.

 Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati.

 

 Esercitazione di laboratorio:

Rilievo della curva caratteristica di una turbopompa o di un ventilatore 

  1. T. Donateo, "Macchine e sistemi energetici: guida allo studio e introduzione al calcolo", Libreriauniversitaria.it , 2020 (https://www.libreriauniversitaria.it/macchine-sistemi-energia-guida-studio/libro/9788833592220
  2. Catalano, Napolitano, "Elementi di Macchine operatrici a fluido", Pitagora editrice, Bologna
  3. Cornetti, Millo, "Macchine idrauliche-1", Il capitello
  4. Cornetti, Millo, "Scienze termiche e macchine a vapore-2A", Il capitello
  5. Cornetti, Millo, "Macchine a gas-2B", Il capitello
  6. Dadone, "Macchine idrauliche", CLUT
  7. Della Volpe, "Macchine", Liguori editore
  8. Ferrari, "Motori a combustione interna", Il capitello, Torino
  9. Lozza, "Turbine a gas e cicli combinati", Progetto Leonardo, Bologna
  10. V. Dossena, G. Ferrari, P. Gaetani, G. Montenegro, A. Onorati, G. Persico, "Macchine a fluido",CittàStudi Edizioni
  11. Dispense e slide disponibili sul portale formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=484)
SISTEMI ENERGETICI E PROPULSIVI (ING-IND/09)
SISTEMI AVANZATI DI PROPULSIONE

Corso di laurea INGEGNERIA MECCANICA

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/08

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 22/09/2020 al 18/12/2020)

Lingua ITALIANO

Percorso INGEGNERIA DEL VEICOLO (A87)

Sede Lecce

Sono richieste conoscenze di base di Macchine a fluido e Meccanica Teorica e Applicata. E' consigliabile aver sostenuto l'esame di Macchine ed Energetica.

Normative sulle emissioni inquinanti in ambito automotive.  Cicli di guida. Modelli di traffico.

Sistemi di propulsione tradizionale e innovativi per la trazione stradale. Cenni sulle  applicazioni navali e aeronautiche. 

Paradigmi di modellazione dei powertrain di veicoli elettrici ed ibridi.  Richiami sui motori a combustione interna.  Modellazione control-oriented. Motori elettrici. Prestazioni ed efficienza. Modellazione control-oriented. Celle a combustibile.  Principi di funzionamento, parametri di scelta e modellazione. Sistemi di accumulo dell'energia. Batterie. Principi di funzionamento, parametri di scelta e modelli.

Autonomia e prestazioni di veicoli ibridi ed elettrici.  Strategie di energy management. Ottimizzazione singolo e multi-obiettivo di powertrain ibridi.

Obiettivi formativi

Fornire conoscenze specifiche sulle problematiche di impatto ambientale da veicoli stradali e sul relativo contesto normativo nonché competenze metodologiche, tecnologiche e modellistiche sui sistemi avanzati di propulsione.

Introdurre gli idonei paradigmi di modellazione dei convertitori di energia di powertrain avanzati (motori termici, motori/generatori elettrici, celle a combustibile, ecc.) nonché dei sistemi di accumulo meccanici, elettrici, pneumatici ed idraulici e presentare gli strumenti software in cui tali modelli sono implementabili. 

Illustrare  le moderne tecniche di gestione energetica e ottimizzazione di tali powertrain  finalizzate alla minimizzazione del consumo e alla massimizzazione delle prestazioni.

Competenze 

Alla fine del corso lo studente sarà in grado di dimensionare, analizzare ed ottimizzare un sistema propulsivo di tipo innovativo (es. elettrico o ibrido) e di confrontarne prestazioni e impatto ambientale rispetto ai sistemi convenzionali.

Per quanto riguarda le competenze linguistiche e informatiche, lo studente apprenderà la terminologia specialistica in lingua madre e in inglese e sarà  in grado di presentare i risultati sia in forma scritta (report tecnico) sia in forma orale (presentazione) con correttezza formale e rigore metodologico. 

Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche con l'ausilio di software di simulazione.

- Una prova orale (o in alternativa scritta con domande aperte) in cui si valuteranno le conoscenze acquisite in merito alle tecnologie avanzate per la propulsione stradale.

- Lo svolgimento e la presentazione di un progetto individuale (strutturato in più task)  riguardante  il dimensionamento, la modellazione e l’analisi/ottimizzazione di un sistema avanzato di propulsione stradale. In questa prova si valuteranno le abilità di modellazione e ottimizzazione nonché le competenze tecniche e linguistiche acquisite dallo studente sulla base di quanto descritto nella sezione "obiettivi formativi". 

Il voto finale sarà la media tra il voto della parte orale e quello del progetto.

 

Alla luce della situazione di emergenza COVID-19 le prove potranno essere sostenute in presenza oppure tramite la piattaforma digitale Microsoft Teams sulla base delle indicazioni che di volta in volta verranno fornite dal dipartimento. Il codice di accesso all'esame orale e il calendario delle convocazioni saranno resi disponibile agli studenti come avviso su "formazioneonline" e utilizzando lo strumento "comunicazione agli iscritti" di Esse3.

Il materiale didattico sarà reso disponibile sul portale formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=481) al quale gli studenti interessati possono accedere con le proprie credenziali studente. 

Emissioni inquinanti da motori a combustione interna per il trasporto stradale: meccanismi di formazione, sistemi di abbattimento, influenza delle condizioni reali di guida. Normative sulle emissioni inquinanti da veicoli stradali.  Portable Emission Measurement Systems. Impatto ambientale dei veicoli elettrici. Approcci tank-to-wheel, well-to-wheel e Life Cycle Assessment. 

Sistemi innovativi di propulsione: veicoli elettrici ed ibridi, veicoli alimentati a combustibile gassoso e biocarburanti. Veicoli elettrici solari. Schemi di ibridizzazione di diverse tipologie di veicoli (passenger cars, macchine movimento terra, ecc.).  Cenni sulle applicazioni della propulsione ibrida nell’ambito aeronautico e navale. Infrastrutture e tecnologie di ricarica dei veicoli Plug-in.  Città intelligenti e mobilità sostenibile.

Paradigmi di modellazione dei powertrain di veicoli elettrici ed ibridi. Introduzione ai software Advisor e AVL Cruise. Modelli di traffico di tipo microscopico e macroscopico. Modellazione control-oriented dei singoli convertitori di energia: motori a combustione interna, macchine elettriche, celle a combustibile. Tecniche di scaling dei convertitori di energia.  

Sistemi di accumulo dell'energia. Batterie, supercondensatori, volani. Sistemi di accumulo idraulico  Principi di funzionamento, parametri di scelta, modalità di ricarica e modelli elettrici equivalenti. Recupero termico.

Dimensionamento ed energy management di veicoli ibridi serie e parallelo. Autonomia elettrica ed effetto degli ausiliari.  Tecniche di controllo ottimo. Ottimizzazione a più obiettivi: algoritmi genetici. Tecniche di Multi-criteria Decision Making applicate ai veicoli ibridi. Applicazione delle metodologie in ambiente Esteco-Modefrontier.

 - Pinamonti P. “Motori, traffico e ambiente: emissioni inquinanti da Motori a Combustione Interna per autotrazione”, International Centre for Mechanical Sciences.

- Iora P. G. “Tecnologie per la mobilità sostenibile: Veicoli elettrici, ibridi e fuel cell”, Società Editrice Esculapio.

- Guzzella, Sciarretta, "Vehicle Propulsion Systems", Springer.

- Larminie J., Dicks A., “Fuel Cell Systems Explained” , Wiley.

- James Larminie, John Lowry, “Electric vehicle technology explained”, Wiley, 2012.

- Donateo, T, “Hybrid Electric Vehicles”, Intech (open access).

 

- Dispense del corso (Il materiale didattico sarà reso disponibile sul portale formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=481) al quale gli studenti interessati possono già accedere con le proprie credenziali studente).

SISTEMI AVANZATI DI PROPULSIONE (ING-IND/08)
SISTEMI ENERGETICI E PROPULSIVI

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/09

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Anno di corso 3

Semestre Secondo Semestre (dal 01/03/2021 al 11/06/2021)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

È propedeutico l’esame di Fisica Tecnica

Fonti e vettori energetici

Termofluidodinamica;

Introduzione alle macchine a fluido;

Macchine idrauliche operatrici;

Sistemi per la compressione dei gas;

Impianti motore;

Motori alternativi a combustione interna.

OBIETTIVI DEL CORSO: Fornire agli studenti del corso di laurea triennale in Ingegneria Industriale conoscenze di base sui sistemi per la conversione dell'energia e i relativi componenti con particolare riferimento alle problematiche di scelta, installazione e regolazione delle macchine a fluido e alla valutazione del rendimento di conversione dei principali impianti motore.

RISULTATI DI APPRENDIMENTO:

Conoscenza e comprensione:

- conoscenza delle principali fonti e vettori energetici e loro utilizzo negli impianti energetici

- principi di combustione

- leggi della termodinamica e della fluidodinamica applicate a sistemi zero-dimensionali e 1D.

- principi di funzionamento delle macchine a fluido all'interno dei sistemi energetici 

- tipologie di pompe, ventilatori e compressori e relative modalità di regolazione

- principi di funzionamento e modalità di regolazione delle trasmissioni idrostatiche

-  cicli di riferimento,  bilanci energetici e calcolo delle prestazioni dei principali impianti motori (motori alternativi, impianti a vapore, impianti con turbina a gas)

Capacità di applicare conoscenze e comprensione

- calcolare le proprietà termodinamiche dei fluidi utilizzati nei sistemi energetici

- modellare il comportamento dei sistemi energetici mediante le leggi della termodinamica, le trasformazioni politropiche dei gas perfetti e la teoria degli ugelli

- saper modellare i condotti a sezione variabile (diffusori, effusori, eiettori e iniettori) e valutarne il funzionamento fuori progetto

- stimare le perdite fluidodinamiche, termiche e meccaniche nelle macchine a fluidi e quantificarle attraverso opportuni rendimenti

- scegliere le macchine più opportune per un impianto di pompaggio, ventilazione o compressione

Autonomia di giudizio

- capacità di affrontare criticamente l'analisi di sistemi energetici reali

Abilità comunicative

- capacità di descrivere, anche mediante disegni schematici e mappe concettuali, il funzionamento delle principali macchine e dei sistemi energetici

- padroneggiare il linguaggio della comunita' scientifica italiana  e internazionale

Capacità di apprendimento

- Gli studenti devono acquisire la capacità critica di rapportarsi, con originalità e autonomia, alle problematiche tipiche della conversione dell'energia.

- Devono essere in grado di rielaborare, e di applicare autonomamente le conoscenze e i metodi appresi in vista di un’eventuale prosecuzione degli studi a livello superiore (laurea magistrale) o nella più ampia prospettiva di auto-aggiornamento culturale e professionale dell'apprendimento permanente.

 

Lezioni frontali alla lavagna;

Risoluzione di prove d'esame anche con l'ausilio di strumenti informatici (Excel, Matlab)

Materiale multimediale;

Discussione del materiale didattico e delle prove d'esame  sul portale formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=484) o sulla piattaforma Microsoft Teams

Scritto e orale

Nella prova scritta, consistente in tre o quattro esercizi numerici da svolgere nel tempo massimo di 3 ore, si valuterà la conoscenza degli argomenti del corso, la capacità di svolgere i calcoli e la capacità di applicare gli aspetti teorici affrontati a lezione a sistemi reali.

Nell'esame orale si valuterà la conoscenza degli argomenti del corso, il grado di approfondimento e la capacità critica del candidato.

 

Alla luce della situazione di emergenza COVID-19 le prove scritte e orali potranno essere sostenute in presenza oppure tramite la piattaforma digitale Microsoft Teams sulla base delle indicazioni che di volta in volta verranno fornite dal Dipartimento. Il codice di accesso all'esame orale e il calendario delle convocazioni saranno resi disponibile agli studenti come avviso su "formazioneonline" e utilizzando lo strumento "comunicazione agli iscritti" di Esse3.

Per ogni altra informazione consultare la pagina del corso su formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=484)

Energetica

Definizioni, classificazioni e specifiche delle fonti e dei vettori energetici. La combustione.  I combustibili fossili. Bilanci di massa ed energia nei processi di combustione . 

 

Termofluidodinamica:  

introduzione e richiami di termodinamica. Equazione di stato dei gas perfetti. Trasformazioni termodinamiche dei gas perfetti. Trasformazioni di espansione e compressione con scambio di lavoro. Recupero e controrecupero. Elementi di meccanica dei fluidi. Flusso negli ugelli. Tubo di Venturi, ugello de Laval, prese dinamiche, eiettori ed iniettori . Svolgimento di esercizi sugli argomenti trattati .

 

Introduzione alle macchine a fluido:

Classificazione delle macchine. Scambi di lavoro nelle turbomacchine. Equazione di Eulero. Cenni sui triangoli di velocità. Cicli di lavoro delle macchine volumetriche. Perdite nelle macchine e rendimenti.

Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati.

 

Macchine idrauliche operatrici:

Impianti di pompaggio e di ventilazione. Criteri di scelta e installazione delle turbopompe e dei ventilatori.Curve caratteristiche. Metodi di regolazione. Problematiche di cavitazione, pompaggio e stallo. Funzionamento e regolazione delle pompe volumetriche. Attuatori lineari e rotativi. Trasmissioni idrostatiche.

Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati.

 

Sistemi per la compressione dei gas:

Criteri di scelta e installazione dei compressori. Curve caratteristiche e cenni ai fenomeni di instabilità dei turbocompressori. Studio dettagliato dei compressori volumetrici alternativi e rotativi. Metodi di regolazione. Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati.

 

Impianti motore:

Cicli di riferimento. Perdite e rendimenti. Studio dettagliato degli impianti a vapore. Analisi termodinamica ed exergetica. Cenni sul gruppo turbina. Impianti con turbina a gas, cicli combinati e cogenerativi. Parametri progettuali e di regolazione. Panoramica sui sistemi energetici innovativi per la produzione dell'energia.

Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati .

 

Motori alternativi a combustione interna:

Cicli di riferimento. Classificazione e schemi costruttivi. Parametri di prestazione e curve caratteristiche. Criteri di scelta e campi di applicazione. Regolazione della potenza. Panoramica sui sistemi energetici per la propulsione e la trazione. Cenni sulle problematiche di impatto ambientale.

 Svolgimento di esercizi e prove d’esame sugli argomenti trattati.

 

 Esercitazione di laboratorio:

Rilievo della curva caratteristica di una turbopompa o di un ventilatore 

  1. T. Donateo, "Macchine e sistemi energetici: guida allo studio e introduzione al calcolo", Libreriauniversitaria.it , 2020 (https://www.libreriauniversitaria.it/macchine-sistemi-energia-guida-studio/libro/9788833592220
  2. Catalano, Napolitano, "Elementi di Macchine operatrici a fluido", Pitagora editrice, Bologna
  3. Cornetti, Millo, "Macchine idrauliche-1", Il capitello
  4. Cornetti, Millo, "Scienze termiche e macchine a vapore-2A", Il capitello
  5. Cornetti, Millo, "Macchine a gas-2B", Il capitello
  6. Dadone, "Macchine idrauliche", CLUT
  7. Della Volpe, "Macchine", Liguori editore
  8. Ferrari, "Motori a combustione interna", Il capitello, Torino
  9. Lozza, "Turbine a gas e cicli combinati", Progetto Leonardo, Bologna
  10. V. Dossena, G. Ferrari, P. Gaetani, G. Montenegro, A. Onorati, G. Persico, "Macchine a fluido",CittàStudi Edizioni
  11. Dispense e slide disponibili sul portale formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=484)
SISTEMI ENERGETICI E PROPULSIVI (ING-IND/09)
SISTEMI AVANZATI DI PROPULSIONE

Corso di laurea INGEGNERIA MECCANICA

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/08

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 2

Semestre Secondo Semestre (dal 02/03/2020 al 05/06/2020)

Lingua ITALIANO

Percorso INGEGNERIA DEL VEICOLO (A87)

Sede Lecce

Sono richieste conoscenze di base di Macchine a fluido e Meccanica Teorica e Applicata. E' consigliabile aver sostenuto l'esame di Macchine ed Energetica.

Normative sulle emissioni inquinanti in ambito automotive.  Cicli di guida. Modelli di traffico.

Sistemi di propulsione tradizionale e innovativi per la trazione stradale. Cenni sulle  applicazioni navali e aeronautiche. 

Paradigmi di modellazione dei powertrain di veicoli elettrici ed ibridi.  Richiami sui motori a combustione interna.  Modellazione control-oriented. Motori elettrici. Prestazioni ed efficienza. Modellazione control-oriented. Celle a combustibile.  Principi di funzionamento, parametri di scelta e modellazione. Sistemi di accumulo dell'energia. Batterie. Principi di funzionamento, parametri di scelta e modelli.

Autonomia e prestazioni di veicoli ibridi ed elettrici.  Strategie di energy management. Ottimizzazione singolo e multi-obiettivo di powertrain ibridi.

Obiettivi formativi

Fornire conoscenze specifiche sulle problematiche di impatto ambientale da veicoli stradali e sul relativo contesto normativo nonché competenze metodologiche, tecnologiche e modellistiche sui sistemi avanzati di propulsione.

Introdurre gli idonei paradigmi di modellazione dei convertitori di energia di powertrain avanzati (motori termici, motori/generatori elettrici, celle a combustibile, ecc.) nonché dei sistemi di accumulo meccanici, elettrici, pneumatici ed idraulici e presentare gli strumenti software in cui tali modelli sono implementabili. 

Illustrare  le moderne tecniche di gestione energetica e ottimizzazione di tali powertrain  finalizzate alla minimizzazione del consumo e alla massimizzazione delle prestazioni.

Competenze 

Alla fine del corso lo studente sarà in grado di dimensionare, analizzare ed ottimizzare un sistema propulsivo di tipo innovativo (es. elettrico o ibrido) e di confrontarne prestazioni e impatto ambientale rispetto ai sistemi convenzionali.

Per quanto riguarda le competenze linguistiche e informatiche, lo studente apprenderà la terminologia specialistica in lingua madre e in inglese e sarà  in grado di presentare i risultati sia in forma scritta (report tecnico) sia in forma orale (presentazione) con correttezza formale e rigore metodologico. 

Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche con l'ausilio di software di simulazione.

- Una prova orale (o in alternativa scritta con domande aperte) in cui si valuteranno le conoscenze acquisite in merito alle tecnologie avanzate per la propulsione stradale.

- Lo svolgimento e la presentazione di un progetto individuale (strutturato in più task)  riguardante  il dimensionamento, la modellazione e l’analisi/ottimizzazione di un sistema avanzato di propulsione stradale. In questa prova si valuteranno le abilità di modellazione e ottimizzazione nonché le competenze tecniche e linguistiche acquisite dallo studente sulla base di quanto descritto nella sezione "obiettivi formativi". 

Il voto finale sarà la media tra il voto della parte orale e quello del progetto.

Il materiale didattico sarà reso disponibile sul portale formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=481) al quale gli studenti interessati possono accedere con le proprie credenziali studente. 

Emissioni inquinanti da motori a combustione interna per il trasporto stradale: meccanismi di formazione, sistemi di abbattimento, influenza delle condizioni reali di guida. Normative sulle emissioni inquinanti da veicoli stradali.  Portable Emission Measurement Systems. Impatto ambientale dei veicoli elettrici. Approcci tank-to-wheel, well-to-wheel e Life Cycle Assessment. (2CFU)

Sistemi innovativi di propulsione: veicoli elettrici ed ibridi, veicoli alimentati a combustibile gassoso e biocarburanti. Veicoli elettrici solari. Schemi di ibridizzazione di diverse tipologie di veicoli (passenger cars, macchine movimento terra, ecc.).  Cenni sulle applicazioni della propulsione ibrida nell’ambito aeronautico e navale. Infrastrutture e tecnologie di ricarica dei veicoli Plug-in.  Città intelligenti e mobilità sostenibile. (2CFU)

Paradigmi di modellazione dei powertrain di veicoli elettrici ed ibridi. Introduzione ai software Advisor e AVL Cruise. Modelli di traffico di tipo microscopico e macroscopico. Modellazione control-oriented dei singoli convertitori di energia: motori a combustione interna, macchine elettriche, celle a combustibile. Tecniche di scaling dei convertitori di energia.  (2CFU)

Sistemi di accumulo dell'energia. Batterie, supercondensatori, volani. Sistemi di accumulo idraulico  Principi di funzionamento, parametri di scelta, modalità di ricarica e modelli elettrici equivalenti. (1CFU)

Dimensionamento ed energy management di veicoli ibridi serie e parallelo. Autonomia elettrica ed effetto degli ausiliari.  Tecniche di controllo ottimo. Ottimizzazione a più obiettivi: algoritmi genetici. Tecniche di Multi-criteria Decision Making applicate ai veicoli ibridi. Applicazione delle metodologie in ambiente Esteco-Modefrontier (2CFU)

 - Pinamonti P. “Motori, traffico e ambiente: emissioni inquinanti da Motori a Combustione Interna per autotrazione”, International Centre for Mechanical Sciences.

- Iora P. G. “Tecnologie per la mobilità sostenibile: Veicoli elettrici, ibridi e fuel cell”, Società Editrice Esculapio.

- Guzzella, Sciarretta, "Vehicle Propulsion Systems", Springer.

- Larminie J., Dicks A., “Fuel Cell Systems Explained” , Wiley.

- James Larminie, John Lowry, “Electric vehicle technology explained”, Wiley, 2012.

- Donateo, T, “Hybrid Electric Vehicles”, Intech (open access).

 

- Dispense del corso (Il materiale didattico sarà reso disponibile sul portale formazione on line (https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=481) al quale gli studenti interessati possono già accedere con le proprie credenziali studente).

SISTEMI AVANZATI DI PROPULSIONE (ING-IND/08)
TECNOLOGIE ENERGETICHE

Corso di laurea INGEGNERIA DELLE TECNOLOGIE INDUSTRIALI

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/08

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 23/09/2019 al 20/12/2019)

Lingua ITALIANO

Percorso unico (A96)

Sede Lecce

Conoscenze di base della termodinamica

Il corso presenta le principali tecnologie per la conversione dell'energia in ambito industriale, propulsivo e per la produzione di energia elettrica e ne analizza i criteri di scelta e l'impatto ambientale.

 

Fornire agli studenti conoscenze  tecnologiche sulle principali macchine operatrici e motrici e sulla loro applicazione in ambito industriale, propulsivo e per la produzione di energia elettrica. Gli studenti svilupperanno le competenze necessarie ad effettuare la scelta della macchina più idonea per le diverse applicazioni nonché acquisiranno gli strumenti per una valutazione di massima dell'impatto ambientale associato all'utilizzo delle tecnologie energetiche.

Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche anche mediante applicativi on-line e semplici software di calcolo.

Le conoscenze e le competenze acquisite saranno verificate mediante una prova scritta contenente esercizi e domande a risposta aperta.

 

Alla luce della situazione di emergenza COVID-19 le prove potranno essere sostenute in presenza oppure tramite la piattaforma digitale Microsoft Teams sulla base delle indicazioni che di volta in volta verranno fornite dal dipartimento.

Fonti energetiche, vettori e combustibili. Impatto ambientale dei sistemi energetici.

Caldaie e generatori di vapore. Combustibili convenzionali, alternativi e biocombustibili.

Classificazione delle macchine e dei sistemi energetici.

Macchine operatrici e loro applicazioni. Criteri di scelta e cenni sulla regolazione. Impianti di pompaggio, ventilazione e compressione. 

Impianti motori e motori alternativi: prestazioni e applicazioni. 

Impianti per lo sfruttamento dell'energia geotermica, solare ed eolica.

Tecnologie per la propulsione e relativo impatto ambientale.

Problematiche di generazione dell'energia elettrica.

  1. Cornetti, Millo, "Macchine idrauliche-1", Il capitello
  2. Cornetti, Millo, "Scienze termiche e macchine a vapore-2A", Il capitello
  3. Cornetti, Millo, "Macchine a gas-2B", Il capitello
  4. Dispense a cura del docente
TECNOLOGIE ENERGETICHE (ING-IND/08)

Tesi

Per le indicazioni relative alla richiesta e all'elaborazione delle tesi di laurea, fare riferimento alle indicazioni riportate su formazioneonline https://formazioneonline.unisalento.it/course/view.php?id=484

Un elenco delle tesi di cui sono state relatrice e correlatrice  è disponibile qui: 

 https://vsmobility.unisalento.it

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Temi di ricerca

LABORATORIO DI VEICOLI PER LA MOBILITA' SOSTENIBILE (https://vsmobility.unisalento.it)

  1. Sviluppo di modelli per la simulazione numerica di motori diesel ad iniezione diretta;
  2. Sviluppo e test di algoritmi genetici per ottimizzazione a più obiettivi;
  3. Applicazione dei modelli e degli algoritmi sviluppati a problemi motoristici ed energetici;
  4. Metodologia automatica per l’ottimizzazione della camera di combustione in motori diesel ad iniezione diretta;
  5. Modellizzazione dei fenomeni di accensione e di formazione delle sostanze inquinanti nei motori HCCI.
  6. Simulazione e del controllo di powertrain ibridi con motori a combustione interna o celle a combustibile
  7. iniezione diretta;
  8. Modellizzazione dei fenomeni di combustione nei motori dual fuel
  9. Modellazione e ottimizzazione di architetture MEA e Hybrid ELECTRIC in applicazioni aeronautiche (ala mobile e rotante)