Sezione M Elettrotecnica
1 ELETTROTECNICA GENERALE (E. Bottani) 1.1 Unità di misura elettriche magnetiche
1.1.1 Sistemi coerenti di unità. Sistema Internazionale... 1
1.1.2 Sistemi classici di unità elettromagnetiche... 5
1.2 Correnti costanti 1.2.1 Correnti «continue» della pratica ... 6
1.2.2 Senso delle correnti elettriche nei circuiti ... 6
1.2.3 Potenze e forze elettromotrici in un generico bipolo... 6
1.2.4 Legge di Ohm ... 8
1.2.5 Reti di bipoli. Leggi di Kirchhoff... 8
1.2.6 Campi di corrente ... 10
1.2.7 Formule per la resistenza ohmica ... 13
1.2.8 Portata delle condutture ... 14
1.3 Condensatori e campo elettrico nei dielettrici 1.3.1 Condensatori... 17
1.3.2 Campo elettrico nei dielettrici ... 18
1.3.3 Formule per la capacità ... 19
1.3.4 Tensione massima applicabile ad un condensatore. Rigidità dielettrica ... 20
1.4 Induttori e campo magnetico 1.4.1 Generalità ... 22
1.4.2 Induttori ... 22
1.4.3 Campi magnetici... 23
1.4.4 Formule per la permeanza, induttanza e mutua induttanza ... 25
1.4.5 Proprietà dei materiali magnetici... 26
1.5 Correnti varianti comunque 1.5.1 Generalità ... 30
1.5.2 Forze elettromotrici d’induzione magnetica... 30
1.5.3 Equazioni per le correnti variabili comunque ... 30
1.6 Corrente alternata 1.6.1 Generalità ... 31
1.6.2 Grandezze alternative ... 31
1.6.3 Diagrammi vettoriali e uso dei numeri complessi ... 32
1.6.4 Bipoli elementari in corrente alternata ... 34
1.6.5 Circuiti con più elementi ... 34
1.6.6 Circuiti equivalenti ... 36
1.6.7 Relazioni energetiche ... 38
1.6.8 Circuiti trifasi... 38
2 SISTEMI ELETTRICI PER L’ENERGIA 2.1 Generalità (A. Silvestri) 2.1.1 Premessa ... 41
2.1.2 Normalizzazione e unificazione ... 41
2.1.3 Definizione CEI di “impianto elettrico”... 42
2.2 Funzioni e struttura di un sistema elettrico per l’energia (A. Silvestri) 2.2.1 Produzione, trasporto, utilizzazione ... 42
2.2.2 Trasformazione... 43 001-008 INDICE GENERALE Page 1 Friday, March 2, 2012 9:56 AM
2.2.3 Distribuzione primaria e secondaria... 44
2.2.4 Trasmissione e subtrasmissione ... 44
2.2.5 Struttura di un sistema elettrico per l’energia ... 45
2.2.6 Conversione e trasmissione in corrente continua ... 46
2.2.7 Regolazione... 46
2.3 Calcoli di rete (A. Silvestri) 2.3.1 Classificazione ... 47
2.3.2 Scopi... 47
2.3.3 Le norme sui cortocircuiti ... 49
2.4 Calcoli di load flow (A. Silvestri) 2.4.1 Equazioni alle ammettenze e alle impedenze nodali... 49
2.4.2 Impostazione del problema di load flow ... 53
2.4.3 Metodi di Gauss e di Gauss-Seidel ... 55
2.4.4 Metodo di Newton-Raphson ... 56
2.4.5 Metodo di Ward-Hale... 59
2.4.6 Metodo di Carpentier ... 60
2.4.7 Metodo di Stott... 61
2.4.8 Metodo in corrente continua ... 61
2.4.9 Analisi della sicurezza statica ... 62
2.4.10 Ripartizione ottima del carico ... 63
2.5 Il mercato dell’energia elettrica (A. Berizzi, A. Silvestri) 2.5.1 Premessa... 65
2.5.2 La Direttiva Europea 96/92/CE... 66
2.5.3 La situazione italiana... 67
2.5.4 Modalità di fornitura ... 67
2.5.5 L’Acquirente Unico (AU) ... 68
2.5.6 Il Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale (GRTN)... 68
2.5.7 Il Gestore del Mercato Elettrico (GME) ... 68
2.5.8 Gli impianti di produzione ... 68
2.5.9 La distribuzione... 69
2.5.10 La qualità dell’alimentazione ... 69
2.5.11 L’importazione ... 69
2.5.12 I servizi ancillari... 69
2.5.13 Il Mercato elettrico ... 70
2.6 Calcoli di cortocircuito (A. Silvestri) 2.6.1 Premessa... 72
2.6.2 Teorema di Thévenin per il calcolo delle correnti di cortocircuito trifase simmetrico... 74
2.6.3 Trasformazione di Fortescue dei componenti simmetrici ... 76
2.6.4 Cortocircuiti dissimmetrici... 79
2.6.5 Considerazioni qualitative sui valori delle impedenze di sequenza dei vari elementi ... 81
2.6.6 Caso più gravoso tra i cortocircuiti considerati... 84
2.6.7 Guasti dissimmetrici in serie ... 85
2.7 Impiego della norma IEC 909 (e della corrispondente CEI 11-25) per il calcolo delle correnti di cortocircuito e loro effetti (V. Cavallotti) 2.7.1 Definizioni... 88
2.7.2 Tipi di cortocircuito possibili ... 90
2.7.3 Generatore di tensione equivalente ... 90
2.7.4 Impedenza di cortocircuito nel punto di guasto ... 91
2.7.5 Impedenze di cortocircuito dei vari elementi di un impianto... 93
2.7.6 Conversione di impedenze, tensioni e correnti ... 96
2.7.7 Calcolo delle correnti di cortocircuito senza l’apporto dei motori... 97
2.7.8 Corrente minima di cortocircuito ... 100
2.7.9 Contributo dei motori asincroni ... 100 001-008 INDICE GENERALE Page 2 Friday, March 2, 2012 9:56 AM
2.7.10 Esempio di calcolo delle correnti di cortocircuito in una rete trifase in BT... 103
2.7.11 Rete a MT e BT di uno stabilimento industriale. Esempio di calcolo... 112
2.8 Effetti termici, elettrodinamici ed effetto arco delle correnti di cortocircuito (V. Cavallotti) 2.8.1 Effetti termici... 121
2.8.2 Effetti elettrodinamici... 124
2.8.3 Arco tra parti in tensione o verso terra ... 127
3 MISURE ELETTRICHE (P. Regoliosi) 3.1 Generalità 3.1.1 Definizioni ... 129
3.1.2 Classificazione... 129
3.2 Strumenti di laboratorio 3.2.1 Tipi e caratteristiche ... 130
3.3 Strumenti industriali 3.3.1 Tipi e caratteristiche ... 132
3.3.2 Errori degli strumenti industriali indicatori ... 133
3.3.3 Amperometri e voltmetri ... 133
3.3.4 Wattmetri ... 135
3.3.5 Varmetri... 136
3.3.6 Ohmmetri... 137
3.3.7 Fasometri ... 137
3.3.8 Frequenziometri (o frequenzimetri)... 138
3.3.9 Registratori ... 139
3.3.10 Contatori (integratori)... 139
3.3.11 Indicatori di medio-massimo ... 140
3.3.12 Derivatori e resistori addizionali ... 141
3.3.13 Trasformatori di misura (riduttori) ... 142
3.4 Metodi di laboratorio 3.4.1 Generalità ... 145
3.5 Metodi industriali 3.5.1 Generalità ... 148
3.5.2 Circuiti a corrente continua ... 148
3.5.3 Circuiti a corrente alternata, monofasi (frequenza industriale) ... 149
3.5.4 Circuiti trifasi a tre fili, simmetrici (nelle tensioni) ed equilibrati (nelle correnti) o ritenuti tali convenzionalmente ... 151
3.5.5 Circuiti trifasi a tre fili, simmetrici (nelle tensioni) ma squilibrati (nelle correnti)... 152
3.5.6 Sistemi trifasi a tre fili, dissimmetrici e squilibrati ... 154
3.5.7 Potenze piccolissime con cos ϕ di valore normale (> 0,5)... 155
3.5.8 Potenze con cos ϕ piccolissimo (< 0,2)... 155
3.5.9 Sistemi trifasi a quattro fili (con neutro) ... 155
3.5.10 Energia elettrica e sua tariffazione ... 156
3.5.11 Misurazione dell’energia ... 156
4 MACCHINE ELETTRICHE (P. De Pol, V. Gorio) 4.1 Generalità 4.1.1 Definizioni ... 158
4.2 Macchine elettriche a corrente alternata 4.2.1 Generatori e motori sincroni... 161
4.2.2 Motori asincroni trifasi ... 163
4.3 Macchine elettriche a corrente continua 4.3.1 Generatori e motori a corrente continua ... 172
4.4 Trasformatori 4.4.1 Generalità ... 173 001-008 INDICE GENERALE Page 3 Friday, March 2, 2012 9:56 AM
5 LINEE ELETTRICHE 5.1 Linee aeree
5.1.1 Sistemi, tensione e frequenze (G. Corbellini, P. De Pol) ... 180
5.1.2 Criteri per la scelta del tipo di conduttore e della sezione (G. Corbellini, P. De Pol)... 180
5.1.3 Materiali per conduttori (G. Corbellini, P. De Pol) ... 181
5.1.4 Norme di legge (G. Corbellini, P. De Pol) ... 183
5.1.5 Sezioni e formazioni normali dei conduttori (G. Corbellini, P. De Pol) ... 183
5.1.6 Calcolo dei parametri specifici (G. Corbellini, P. De Pol) ... 183
5.1.7 Calcolo delle perdite e delle cadute di tensione (G. Corbellini, P. De Pol) ... 187
5.1.8 Determinazione di sezione e massa del conduttore (G. Corbellini, P. De Pol) ... 189
5.1.9 Calcoli meccanici (M. Comolo, M. Finzi) ... 189
5.2 Linee elettriche sotterranee (F. Marocchi, A. Morello) 5.2.1 Costruzione dei cavi elettrici isolati ... 199
5.2.2 Accessori e posa ... 200
5.2.3 Scelta delle tensioni d’isolamento dei cavi ... 200
5.2.4 Scelta delle sezioni dei cavi in relazione alle intensità di corrente da trasmettere... 201
5.2.5 Proprietà elettriche ... 201
6 CONVERTITORI ELETTRONICI DI POTENZA (G. Parigi) 6.1 Generalità 6.1.1 Definizioni... 208
6.1.2 Cicli di carico dei convertitori elettronici ... 209
6.1.3 Sistemi di commutazione ... 209
6.1.4 Convertitori omogenei e convertitori misti ... 210
6.1.5 Parzializzazione e frazionamento... 211
6.1.6 Caratteristiche... 218
6.2 Raddrizzatori 6.2.1 Fattore di potenza della conversione e armoniche ... 219
6.2.2 Guasti ... 219
6.2.3 Rendimento ... 219
6.2.4 Calcolo di massima dei gruppi raddrizzatori... 220
6.2.5 Applicazioni ... 221
6.3 Invertitori 6.3.1 Generalità e classificazione ... 221
6.3.2 Funzionamento ... 224
6.3.3 Guasti ... 224
6.3.4 Applicazioni ... 224
6.4 Convertitori di frequenza 6.4.1 Generalità e classificazione ... 225
6.5 Convertitori di corrente continua 6.5.1 Generalità ... 225
6.5.2 Frazionatore (d.c. chopper converter) ... 225
6.5.3 Applicazioni ... 226
6.6 Dispositivi a valvola elettronica di potenza 6.6.1 Ampolle o cilindri a vapore di Hg... 226
6.6.2 Celle o dispositivi a semiconduttore. Generalità... 226
6.6.3 Valori nominali e valori caratteristici dei diodi e tiristori ... 229
6.6.4 Dimensionamento dei complessi riguardo alla corrente e protezioni relative ... 230
6.6.5 Dimensionamento dei complessi riguardo alla tensione e protezioni relative ... 233
6.6.6 Rendimento dei convertitori a semiconduttori ... 233
7 STRUMENTI ELETTRONICI DI MISURA (I. Gorini) 7.1 Introduzione 7.1.1 Generalità ... 235 001-008 INDICE GENERALE Page 4 Friday, March 2, 2012 9:56 AM
7.1.2 Informazioni fornite dai costruttori ... 236
7.2 Misure di tensione 7.2.1 Voltmetri... 241
7.2.2 Voltmetri per tensioni costanti ... 242
7.2.3 Voltmetri di tipo analogico... 242
7.2.4 Voltmetri di tipo digitale ... 245
7.2.5 Voltmetri di tipo digitale a campionamento ... 246
7.2.6 Voltmetri digitali a potenziometro con servomotore... 247
7.2.7 Voltmetri digitali a rampa continua... 247
7.2.8 Voltmetri digitali a gradinata... 248
7.2.9 Voltmetri digitali ad approssimazioni successive ... 249
7.2.10 Voltmetri di tipo digitale a integrazione... 251
7.2.11 Voltmetri digitali a conversione di tensione in tempo... 252
7.2.12 Voltmetri digitali a conversione di tensione in frequenza... 257
7.2.13 Voltmetri per tensioni alternate ... 258
7.2.14 Voltmetri per tensioni alternate a valor medio ... 259
7.2.15 Voltmetri per tensioni alternate a valore efficace... 260
7.3 Misure di intensità di corrente 7.3.1 Generalità ... 265
7.3.2 Amperometri per correnti costanti... 265
7.3.3 Amperometri per correnti costanti con resistore campione come derivatore... 266
7.3.4 Amperometri per correnti costanti con amplificatore corrente/tensione ... 268
7.3.5 Amperometro a pinza ... 268
7.3.6 Amperometri per correnti alternate ... 269
7.4 Misure di resistenza in corrente continua 7.4.1 Generalità ... 270
7.4.2 Ohmmetro a tensione imposta ... 270
7.4.3 Ohmmetro a corrente impressa... 271
7.5 Misure di impedenza in corrente alternata 7.5.1 Generalità ... 273
7.5.2 Strumenti di tipo volt-amperometrico ... 275
7.5.3 Strumenti a ponte... 277
7.5.4 Strumenti a risonanza ... 279
7.6 Misure di potenza 7.6.1 Wattmetri per misure a frequenza industriale e a frequenze elevate... 281
7.7 Misure di tempo e frequenza 7.7.1 Generalità ... 282
7.7.2 Misure di frequenza ... 284
7.7.3 Misure di periodo ... 285
7.7.4 Misure di intervalli di tempo ... 286
7.7.5 Misure di rapporti di frequenze ... 287
7.7.6 Il contatore universale ... 288
8 AZIONAMENTI ELETTRICI A VELOCITÀ VARIABILE (G. Petrecca) 8.1 Generalità 8.1.1 Definizioni ... 289
8.2 La regolazione di velocità delle macchine elettriche 8.2.1 Definizioni ... 289
8.2.2 Regolazione delle macchine in c.c. ... 289
8.2.3 Macchina in c.c. con eccitazione tipo serie ... 289
8.2.4 Macchina in c.c. con eccitazione indipendente ... 290
8.2.5 Macchina asincrona trifase a gabbia... 293
8.2.6 Macchina sincrone... 295
8.2.7 Macchina a collettore in c.a... 295 001-008 INDICE GENERALE Page 5 Friday, March 2, 2012 9:56 AM
8.3 Classificazione degli azionamenti
8.3.1 Generalità ... 295
8.4 Azionamenti con macchine in c.a. 8.4.1 Generalità ... 300
8.4.2 Azionamento con macchina asincrona in c.a. con controllo di tensione e frequenza di alimentazione di statore ... 300
8.4.3 Azionamento con macchina asincrona in c.a. con controllo della tensione di alimentazione di statore... 300
8.4.4 Azionamento con macchina asincrona ad alimentazione monofase con condensatore e con controllo della tensione d’alimentazione ... 301
8.4.5 Azionamento con macchina asincrona ad anelli e reostato sul rotore... 301
8.4.6 Scherbius con macchine rotanti... 301
8.4.7 Scherbius totalmente statico (cascata iposincrona) ... 301
8.4.8 Kraemer con macchine rotanti ... 301
8.4.9 Kraemer statico ... 302
8.4.10 Azionamenti con motore a collettore in c.a... 302
8.4.11 Motore Schrage ... 302
8.4.12 Giunto elettromagnetico a scorrimento ... 302
8.4.13 Azionamento con macchina sincrona con controllo di tensione e frequenza di alimentazione di statore... 302
8.4.14 Macchina sincrona con cicloconverter ... 303
8.4.15 Macchina sincrona autopilotata... 303
8.5 Azionamenti con macchine in c.c. 8.5.1 Generalità ... 303
8.5.2 Azionamenti unidirezionali da linee in c.a... 307
8.5.3 Azionamenti bidirezionali da linea in c.a. con inversione sull’armatura ... 307
8.5.4 Azionamenti bidirezionali da linea in c.a. con inversione sul campo ... 308
8.5.5 Azionamento con macchina a commutazione elettronica ... 308
9 ACCUMULATORI E PILE (G. Clerici) 9.1 Accumulatori 9.1.1 Accumulatori al piombo... 310
9.1.2 Accumulatori al nichel-cadmio ... 313
9.1.3 Accumulatori al nichel-idruri metallici ... 314
9.1.4 Accumulatori al litio... 314
9.2 Pile 9.2.1 Pile industriali ... 315
9.2.2 Pile campione ... 316
9.2.3 Pile a combustibile ... 316
10 SISTEMI DI PROTEZIONE (G. Pratesi, M. Delfanti) 10.1 Definizioni 10.1.1 Premessa... 318
10.1.2 Definizione di sistema di protezione ... 318
10.1.3 Guasti e funzionamenti anomali di un sistema elettrico ... 318
10.1.4 Protezione principale e di riserva ... 319
10.1.5 Tempo di eliminazione di un guasto ... 320
10.1.6 Requisiti dei sistemi di protezione ... 320
10.2 Trasformatori di corrente e di tensione per le protezioni 10.2.1 Generalità ... 321
10.2.2 Trasformatori di corrente (TA) ... 321
10.2.3 Trasformatori di tensione (TV) ... 329
10.3 I relè elettrici 10.3.1 Generalità ... 331 001-008 INDICE GENERALE Page 6 Friday, March 2, 2012 9:56 AM
10.3.2 Classificazione dei relè: tipologia costruttiva... 331
10.3.3 Classificazione dei relè: caratteristica di intervento ... 333
10.3.4 Equazione generale di equilibrio dei relè ... 334
10.3.5 Relè a una sola grandezza agente: relè di corrente e di tensione... 335
10.3.6 Relè differenziale semplice ... 335
10.3.7 Relè differenziale compensato ... 336
10.3.8 Relè direzionali... 337
10.3.9 Protezioni a impedenza... 338
10.4 Selezione e tempo di eliminazione dei guasti 10.4.1 Generalità ... 342
10.4.2 Selettività in base al tempo di intervento ... 344
10.4.3 Selettività in base alla grandezza agente ... 345
10.4.4 Selettività energetica ... 346
10.4.5 Selettività logica ... 347
10.5 Protezione dei generatori 10.5.1 Generalità ... 348
10.5.2 Possibili guasti e malfunzionamenti ... 350
10.5.3 Protezione contro i guasti interni... 351
10.5.4 Protezione contro i guasti esterni ... 355
10.5.5 Protezioni contro i funzionamenti anomali ... 355
10.5.6 Esempio di protezione di riserva: protezione MAIG ... 359
10.6 Protezione dei trasformatori 10.6.1 Generalità ... 359
10.6.2 Protezione dei trasformatori alimentati su due lati... 360
10.6.3 Protezione dei trasformatori di distribuzione AT/MT... 366
10.6.4 Protezione dei trasformatori di distribuzione MT/BT ... 368
10.7 Linee elettriche: protezioni e dispositivi complementari 10.7.1 Generalità ... 369
10.7.2 Linee di trasmissione ... 370
10.7.3 Linee di distribuzione MT ... 375
10.7.4 Protezione delle linee di distribuzione BT ... 380
10.7.5 Dispositivi complementari: la richiusura automatica delle linee - codice 79... 382
10.8 Protezione dei motori in corrente alternata 10.8.1 Generalità ... 384
10.8.2 Protezione di massima corrente contro il cortocircuito (codice 50)... 384
10.8.3 Protezione differenziale (codice 87 M) ... 385
10.8.4 Protezione contro il sovraccarico termico (codice 51, 49) ... 385
10.8.5 Protezione per rotore bloccato e per avviamento prolungato (codice 51LR)... 386
10.8.6 Protezione per guasto a terra (codice 64) ... 387
10.8.7 Protezione di minima tensione (codice 27) ... 388
10.8.8 Funzionamento con tensioni di alimentazione dissimmetriche (codice 46-49) ... 388
10.8.9 Protezione contro avviamenti ripetuti (codice 66) ... 388 001-008 INDICE GENERALE Page 7 Friday, March 2, 2012 9:56 AM
001-008 INDICE GENERALE Page 8 Friday, March 2, 2012 9:56 AM
Sezione N Elettronica, Informatica, Telecomunicazioni
(L. Mezzalira)
1 COMPONENTI ELETTRONICI (M. Carminati) 1.1 Generalità
1.1.1 Assemblaggio e packaging dei componenti ... 1
1.1.2 Il rumore nei dispositivi elettronici ... 1
1.2 Componenti passivi 1.2.1 Resistori ... 2
1.2.2 Condensatori ed induttori ... 4
1.2.3 Diodi ... 5
1.3 Transistori 1.3.1 Bipolari ... 7
1.3.2 JFET ... 8
1.3.3 MOSFET ... 8
1.4 Circuiti integrati analogici 1.4.1 Amplificatori operazionali e per strumentazione ... 10
1.4.2 Amplificatori programmabili e filtri attivi ... 11
1.5 Circuiti integrati digitali 1.5.1 Porte logiche ... 12
1.5.2 Memorie ... 12
1.5.3 Microcontrollori, DSP e FPGA ... 14
1.6 Circuiti integrati misti 1.6.1 Convertitori ADC e DAC ... 14
1.6.2 Interruttori analogici ... 15
1.6.3 Potenziometri digitali ... 15
1.6.4 Oscillatori e DDS ... 15
1.7 Dispositivi di potenza 1.7.1 Regolatori di tensione... 16
1.7.2 Interruttori di potenza ... 17
1.8 Dispositivi optoelettronici e mems 1.8.1 Dispositivi optoelettronici ... 17
1.8.2 Dispositivi MEMS... 18
2 ELETTRONICA ANALOGICA (T. Besana) 2.1 Amplificatori operazionali 2.1.1 Caratteristiche generali di un amplificatore operazionale ... 19
2.1.2 Costituzione circuitale interna di un AO ... 19 000-000 INDICE GENERALE Page 1 Tuesday, March 6, 2012 9:09 AM
2.1.3 Parametri di un amplificatore operazionale ideale ... 20
2.1.4 Altri parametri interessanti un AO reale ... 21
2.1.5 Risposta di un AO a grandi segnali ... 21
2.1.6 Comportamento in frequenza di un AO e sfasamento del segnale d’uscita... 22
2.1.7 La retroazione... 24
2.2 Applicazioni degli AO 2.2.1 Amplificatore invertente ... 24
2.2.2 Amplificatore non invertente ... 27
2.2.3 Sommatore analogico... 27
2.2.4 Amplificatore di corrente ... 27
2.2.5 Amplificatore corrente-tensione... 28
2.2.6 Amplificatore tensione-corrente... 28
2.2.7 Amplificatore invertente accoppiato in alternata ... 28
2.2.8 Amplificatore differenziale ... 29
2.2.9 Amplificatore logaritmico/antilogaritmico ... 30
2.2.10 Integratore ... 32
2.2.11 Differenziatore ... 33
2.2.12 Amplificatore selettivo con rete a doppio «T»... 34
3 LA SINTESI DEI FILTRI ANALOGICI (A. Liberatore, A. Luchetta) 3.1 Generalità sui filtri elettrici 3.1.1 Tipi di funzioni filtranti... 36
3.1.2 I diagrammi di Bode... 37
3.1.3 Metodi di approssimazione ... 41
3.1.4 Normalizzazione e denormalizzazione... 44
3.1.5 Trasformazione in frequenza... 45
3.1.6 Uso delle tabelle ... 48
3.2 I filtri passivi 3.2.1 Procedimenti di sintesi di bipolo... 53
3.2.2 Sintesi di filtri LC doppiamente caricati ... 56
3.2.3 Sintesi di filtri LC semplicemente caricati ... 58
3.2.4 I parametri immagine ... 60
3.3 I filtri attivi 3.3.1 La sensibilità ... 63
3.3.2 Sintesi mediante strutture in cascata ... 64
3.3.3 Sintesi mediante simulazione di strutture passive... 72
3.4 Amplificatori operazionali a transconduttanza 3.4.1 Blocchi base ... 77
3.4.2 Filtri OTA in cascata ... 80
3.4.3 Filtri OTA a scala ... 80
4 ELETTRONICA DIGITALE (L. Mezzalira) 4.1 Algebra di Boole 4.1.1 Caratteristiche generali... 83
4.1.2 Operazioni logiche fondamentali ... 83
4.1.3 Proprietà dell’algebra di Boole ... 85
4.1.4 Sintesi di una funzione logica ... 85
4.2 Circuiti logici 4.2.1 Famiglie Logiche... 88
4.2.2 Famiglie Bipolari... 88
4.2.3 Circuiti MOS ... 89
4.2.4 Circuiti CMOS ... 89
4.2.5 Circuiti combinatori SSI... 90 000-000 INDICE GENERALE Page 2 Tuesday, March 6, 2012 9:09 AM
4.2.6 Logiche sequenziali ... 95
4.2.7 Circuiti logici MSI... 100
4.2.8 Circuiti integrati LSI e VLSI ... 109
5 SISTEMI DI ACQUISIZIONE DATI (M. Carminati) 5.1 Generalità 5.1.1 Sensori ed attuatori ... 111
5.1.2 Architetture... 111
5.2 Campionamento dei segnali 5.2.1 Teorema del campionamento ... 113
5.2.2 Finestratura ... 114
5.2.3 Circuiti di sample and hold... 114
5.3 Conversione digitale-analogica 5.3.1 Proprietà generali... 115
5.3.2 Architetture interne... 116
5.4 Conversione analogico-digitale 5.4.1 Proprietà generali... 117
5.4.2 Architetture classiche ... 118
5.4.3 Convertitori sigma-delta ... 119
5.5 Dimensionamento della catena di acquisizione 5.5.1 Criteri di dimensionamento ... 120
5.5.2 Circuiti di lettura e condizionamento ... 121
5.5.3 Accorgimenti realizzativi ... 121
6 CALCOLATORI DIGITALI (C. Bolchini, C. Pilato) 6.1 Cenni storici... 123
6.2 Architettura del calcolatore 6.2.1 Unità centrale di elaborazione ... 126
6.2.2 Memoria centrale... 127
6.2.3 Il formato delle istruzioni e i modi di indirizzamento ... 129
6.2.4 L’insieme di istruzioni (Instruction set) ... 129
6.2.5 Interfaccia di ingresso/uscita ... 131
6.3 I microprocessori 6.3.1 Architetture dei processori moderni ... 133
6.4 Le memorie 6.4.1 Organizzazione interna ... 135
6.4.2 La gerarchia di memoria... 142
6.5 Periferiche... 147
7 LA CODIFICA DELLE INFORMAZIONI 7.1 Rappresentazione posizionale dei numeri (F. Salice) 7.1.1 Numeri interi ... 151
7.1.2 Numeri con parte frazionaria... 156
7.2 Codici alfanumerici (F. Salice) 7.2.1 ASCII... 160
7.3 Altre codifiche (F. Salice) 7.3.1 Codici numerici ... 161
7.3.2 Codici correttori e rilevatori ... 163
7.3.3 Codici rilevatori d’errore singolo ... 165
7.3.4 Codici correttori di singolo errore ... 167
7.3.5 Altri codici... 169
7.4 Sicurezza e crittografia (L.O. Breveglieri) 7.4.1 Premessa ... 171 000-000 INDICE GENERALE Page 3 Tuesday, March 6, 2012 9:09 AM
7.4.2 Sicurezza ... 171
7.4.3 Cenno storico... 172
7.4.4 Concetti e modelli di base ... 173
7.4.5 Crittosistema simmetrico... 175
7.4.6 Crittosistema asimmetrico... 176
7.4.7 Firma digitale ... 177
7.4.8 Crittosistemi avanzati e innovativi ... 177
8 IL BUS DI SISTEMA (L. Milani) 8.1 Generalità 8.1.1 Struttura a bus... 178
8.1.2 Considerazioni generali... 178
8.1.3 Funzionalità logica del bus... 180
8.2 Standard di bus di sistema 8.2.1 Bus VME (Versa Module European) ... 182
8.2.2 Multibus II... 184
8.2.3 Altri bus... 184
9 PROBLEMATICHE DI INTERFACCIAMENTO (L. Mezzalira) 9.1 Introduzione... 187
9.2 Segnali ... 188
9.2.1 Segnali analogici ... 188
9.2.2 Segnali digitali... 189
9.2.3 Campionamento di segnali digitali... 190
9.3 Temporizzazione e sincronizzazione di acquisizione ed emissione di informazioni 9.3.1 Tecniche di sincronizzazione dei trasferimenti di informazione ... 191
9.3.2 Interfacce circuitali... 195
9.4 Circuiti di supporto al microprocessore 9.4.1 Interfacciamento parallelo... 196
9.4.2 Interfacciamento seriale ... 196
9.4.3 Controllo dell’interrupt ... 198
9.4.4 Accesso diretto in memoria (DMA)... 199
9.4.5 Timer, counter ... 199
9.4.6 CRT controller... 200
10 COMUNICAZIONE TRA ELABORATORI 10.1 Generalità (D. Ciminaghi) 10.1.1 Tipi di connessione... 202
10.1.2 Sincronizzazione ... 202
10.1.3 Caratteristiche fisiche del canale trasmissivo... 205
10.1.4 Standard elettrici e tecniche di trasmissione ... 206
10.1.5 Rilevazione e correzione degli errori di trasmissione ... 206
10.1.6 Collegamenti simplex, half duplex e full duplex ... 207
10.1.7 Collegamenti punto a punto e reti di calcolatori ... 207
10.1.8 Caratteristiche e problematiche fondamentali delle reti... 207
10.2 IEEE 488 (D. Ciminaghi) 10.2.1 Generalità ... 209
10.2.2 Descrizione delle linee ... 209
10.2.3 Trasferimenti di messaggi ... 210
10.2.4 Alcuni comandi ... 211
10.2.5 Specifiche elettriche e meccaniche ... 212
10.2.6 Implementazione ... 212
10.3 Centronics (D. Ciminaghi) 10.3.1 Trasferimento di dati ... 213 000-000 INDICE GENERALE Page 4 Tuesday, March 6, 2012 9:09 AM
10.4 Modello ISO/OSI (D. Ciminaghi)
10.4.1 Generalità ... 215
10.4.2 Termini fondamentali e convenzioni... 215
10.4.3 Servizi e protocolli ... 215
10.4.4 Modalità operative dei livelli... 216
10.4.5 Primitive ... 216
10.4.6 Dialoghi ... 217
10.4.7 Protocolli ... 218
10.4.8 Livelli ... 218
10.5 Standard di livello fisico per comunicazioni seriali (D. Ciminaghi) 10.5.1 EIA RS232-C/CCITT V.28 ... 220
10.5.2 EIA RS423-A/CCITT V.10... 222
10.5.3 EIA RS422-A/CCITT V.11... 223
10.5.4 EIA RS485... 225
10.5.5 EIA RS449, CCITT X.21, X.21 bis... 226
10.6 HDLC (D. Ciminaghi) 10.6.1 Generalità ... 226
10.6.2 Struttura del frame ... 227
10.6.3 Tipi di frame ... 227
10.6.4 Correzione degli errori ... 228
10.7 Rete ISDN (D. Ciminaghi) 10.7.1 Generalità ... 229
10.7.2 Modalità di accesso e specifiche di Livello Fisico ... 229
10.7.3 Connettori ... 231
10.7.4 Caratteristiche elettriche e codifica di canale ... 231
10.7.5 Livello Data Link ... 232
10.7.6 Livello Network... 232
10.7.7 Livelli superiori ... 233
10.8 Reti locali (D. Ciminaghi) 10.8.1 Generalità ... 233
10.8.2 Livello Physical ... 233
10.8.3 Topologie... 236
10.8.4 Livello Data Link ... 238
10.9 Ethernet (D. Ciminaghi) 10.9.1 Generalità ... 240
10.9.2 Livello Physical ... 240
10.9.3 Livello Data Link ... 242
10.9.4 Livello Network... 243
10.9.5 Livello Transport ... 243
10.9.6 Livello Session ... 243
10.10 Bus di campo (D. Ciminaghi) 10.10.1 Bus di campo e sistemi di controllo distribuito ... 243
10.10.2 Requisiti dei bus di campo ... 244
10.10.3 Standard per bus di campo ... 244
10.11 WORLDFIP (D. Ciminaghi) 10.11.1 Livello Physical ... 245
10.11.2 Livello Data Link ... 245
10.11.3 Livello Application... 246
10.12 Profibus (D. Ciminaghi) 10.12.1 Livello Physical. ... 248
10.12.2 Livello Data Link ... 249
10.12.3 PROFIBUS FMS - Livello Application ... 250
10.12.4 Modalità d’implementazione del bus ... 252 000-000 INDICE GENERALE Page 5 Tuesday, March 6, 2012 9:09 AM
10.13 Protocolli Internet (D. Ciminaghi, G. Verticale)
10.13.1 Analogie con il modello ISO/OSI ... 252
10.13.2 Riferimenti normativi... 252
10.13.3 Livello Fisico/Data link... 253
10.13.4 Livello Network ... 253
10.13.5 Livello Transport... 264
10.13.6 Livello Application ... 273
10.14 WPAN (Wireless Personal Area Network) (S. Maggi) 10.14.1 Introduzione alle WPAN ... 282
10.14.2 IEEE 802.15.1 e Bluetooth... 283
10.14.3 IEEE 802.15.4 e Zigbee ... 286
11 INGEGNERIA DEL SOFTWARE (S. Rizzo) 11.1 Generalità 11.1.1 Prodotto software e progetto software ... 292
11.1.2 L’ingegneria del software... 292
11.1.3 Users Requirements... 292
11.1.4 Il ciclo di vita... 293
11.2 Definizione dei software requirements 11.2.1 Una possibile classificazione ... 294
11.2.2 Caratteristiche... 295
11.3 Progetto 11.3.1 Una premessa ... 295
11.3.2 Scomposizione in moduli ... 297
11.3.3 Strutture dati... 298
11.3.4 Strumenti e risorse... 298
11.4 Progetto di dettaglio 11.4.1 Scomposizione dei moduli ... 299
11.5 Codifica e debug ... 300
11.6 La qualità del software 11.6.1 Verifica e validazione... 300
11.6.2 Test ... 301
11.7 Integrazione e testing 11.7.1 Unit testing ... 301
11.7.2 Integrazione software ... 302
11.7.3 Integrazione di sistema... 302
11.8 La manutenzione del software ... 302
11.9 Linguaggi di programmazione 11.9.1 Sintassi del linguaggio Assembly ... 303
11.9.2 Direttive di assegnamento ... 304
11.9.3 Linguaggi evoluti ... 306
11.10 Sistemi di sviluppo e programmi di supporto 11.10.1 Generalità ... 307
11.10.2 Programmi di supporto... 308
12 LA GESTIONE INFORMATICA DEI DATI (S. Ceri) 12.1 Definizioni ... 311
12.2 Breve illustrazione del linguaggio SQL ... 312
12.3 La gestione dei dati nel mondo del web... 314
13 SISTEMI INFORMATIVI (C. Batini, B. Pernici) 13.1 L’informazione e i sistemi informativi ... 316
13.2 Struttura di un sistema informativo e informatico ... 318
13.3 Tipologie di sistemi informativi ... 319 000-000 INDICE GENERALE Page 6 Tuesday, March 6, 2012 9:09 AM
13.4 Le qualità di un sistema informativo ... 321
13.5 Il ciclo di vita del sistema informativo ... 323
13.6 Conclusioni ... 332
14 INTRODUZIONE AGLI IMPIANTI INFORMATICI (M. Gribaudo) 14.1 Generalità ... 333
14.2 Sistemi di storage 14.2.1 Dischi tradizionali e SSD ... 333
14.2.2 Sistemi RAID ... 334
14.3 Virtualizzazione e Cloud Computing... 335
15 IL WORLD WIDE WEB (WWW) (P. Fraternali) 15.1 Il Web e la rete Internet ... 337
15.2 Breve storia del Web ... 337
15.3 Il protocollo HTTP ... 337
15.4 Il linguaggio di descrizione dei contenuti HTML ... 339
15.5 I motori di ricerca... 341
15.6 Il Web come piattaforma di sviluppo delle applicazioni... 341
15.7 Il linguaggio Javascript e i componenti client-side... 342
15.8 Il Web come piattaforma di servizi... 343
15.9 Le direzioni di sviluppo del Web... 345
16 GRAFICA COMPUTERIZZATA (M. Gribaudo) 16.1 Codifica dell’informazione grafica 16.1.1 Introduzione... 347
16.1.2 Immagini vettoriali ... 347
16.1.3 Immagini raster... 349
16.1.4 Spazi di colore ... 351
16.1.5 Compressioni delle immagini... 352
16.1.6 Formati misti ... 354
16.2 Introduzione alla grafica tridimensionale 16.2.1 Generalità ... 355
16.2.2 La proiezione delle coordinate ... 355
16.2.3 La codifica delle superfici ... 357
16.2.4 La rasterizzazione ... 358
16.2.5 I modelli d’illuminazione ... 359
16.2.6 Le sorgenti luminose ... 359
16.2.7 Le normali alle superfici... 360
16.2.8 I modelli d’illuminazione Lambert e Phong... 360
16.2.9 Texture, materiali e shader ... 361
17 SOFTWARE DI CALCOLO (P. Rugarli) 17.1 Premessa ... 363
17.2 Sviluppo software 17.2.1 Modelli teorici ... 363
17.2.2 Struttura del software ... 364
17.2.3 Programmazione “a oggetti” ... 364
17.3 Validazione, test e certificazione del software 17.3.1 Errori nel software ... 365
17.3.2 Validazione... 367
17.3.3 Certificazione ... 368
17.4 Criteri per la scelta di un software ... 368
17.5 Normativa e software ... 370
17.6 Prassi e prospettive... 371 000-000 INDICE GENERALE Page 7 Tuesday, March 6, 2012 9:09 AM
18 TEORIA DEI CONTROLLI AUTOMATICI (G. Biondo, E. Sacchi)
18.1 Introduzione... 372
18.2 Sistemi e controllo 18.2.1 Sistema orientato ... 372
18.2.2 Definizioni e rappresentazioni di un sistema ... 373
18.2.3 Problematica dei sistemi... 376
18.2.4 Funzione di trasferimento... 376
18.2.5 Modellizzazione ... 377
18.2.6 Simulazione... 381
18.2.7 Schemi a blocchi ... 381
18.2.8 Tipi di controllo... 386
18.2.9 Analisi e sintesi del controllo a retroazione ... 389
18.3 Strumenti matematici per l’analisi dei sistemi 18.3.1 Trasformata di Fourier ... 391
18.3.2 Trasformata di Laplace... 393
18.3.3 Scomposizione in frazioni parziali ... 397
18.3.4 Trasformata di Laplace di equazioni differenziali ... 399
18.3.5 Algebra delle matrici ... 401
18.3.6 Equazioni alle differenze finite ... 406
18.3.7 Trasformata-Z... 407
18.3.8 Metodi d’inversione ... 408
18.3.9 Equazioni alle differenze finite e trasformata-Z ... 410
18.3.10 Convoluzione ... 410
18.4 Analisi nel dominio del tempo 18.4.1 Risposta transitoria... 412
18.4.2 Criterio di stabilità di Routh... 418
18.4.3 Precisione e tipo di sistema ... 421
18.4.4 Sensibilità in regime permanente ... 424
18.5 Analisi nel dominio della frequenza 18.5.1 Risposta armonica ... 425
18.5.2 Diagrammi di Bode ... 428
18.5.3 Diagrammi polari ... 433
18.5.4 Criteri di stabilità di Nyquist e Bode... 434
18.5.5 Precisione e sensibilità con i diagrammi di Nyquist ... 438
18.5.6 Cerchi M ed N ... 439
18.5.7 Diagrammi di Nichols ... 441
18.6 Sintesi dei sistemi di controllo a retroazione 18.6.1 Generalità ... 444
18.6.2 Reti correttrici ... 444
18.6.3 Compensazione con reti correttrici ... 446
18.6.4 Regolatori standard ... 453
19 RADIOCOMUNICAZIONI 19.1 Generalità (G.B. Stracca, G. Filiberti) 19.1.1 Sistemi di radiocomunicazioni ... 456
19.2 Collegamenti direzionali a microonde tra punti fissi (ponti radio) (G.B. Stracca, G. Filiberti) 19.2.1 Considerazioni generali... 460
19.2.2 Qualità di tramissione e fattori che la determinano... 470
19.2.3 Tecniche particolari... 479
19.2.4 Progetto di un ponte radio analogico FM-FDM... 480
19.2.5 Progetto di ponti radio per segnali numerici ... 482
19.3 Sistemi di comunicazione nella gamma VHF e sistemi radiomobili (G.B. Stracca, G. Filiberti) 19.3.1 Gamma VHF (30 ÷ 300 MHz) e relativi sistemi radiomobili ... 485 000-000 INDICE GENERALE Page 8 Tuesday, March 6, 2012 9:09 AM
19.3.2 Sistemi radiomobili pubblici nella gamma UHF (0,3 ÷ 3 GHz) ... 487
19.4 Sistemi di comunicazione via satellite (G.B. Stracca, G. Filiberti) 19.4.1 Generalità ... 489
19.4.2 Bande utilizzate ... 489
19.4.3 Configurazione degli apparati di bordo e tecniche di modulazione ... 490
19.4.4 Tecniche di accesso ... 491
19.5 Software defined radio (V. Rampa) 19.5.1 Introduzione... 491
19.5.2 Architetture degli Stadi RF... 493
19.5.3 Analisi delle prestazioni dei ricevitori... 503
20 SEGNALI (E. Matricciani) 20.1 Classificazione 20.1.1 Generalità ... 511
20.1.2 Segnali analogici semplici ... 511
20.1.3 Segnali multipli ... 517
20.1.4 Trasformazione dei segnali analogici in forma numerica ... 519
20.1.5 Segnali numerici particolari (televideo e telefax) ... 523
20.2 Modulazione e demodulazione 20.2.1 Introduzione alle modulazioni analogiche... 525
20.2.2 Modulazione d’ampiezza (AM) ... 526
20.2.3 Modulazione d’angolo... 528
20.2.4 Distorsioni ... 530
20.2.5 Modulazioni analogiche a impulsi... 532
20.2.6 Introduzione alle modulazioni numeriche ... 533
20.2.7 Modulazione ASK (Amplitude Shift Keying)... 534
20.2.8 Modulazione QAM (Quadrature Amplitude Modulation) ... 534
20.2.9 Modulazione PSK (Phase Shift Keying) ... 535
20.2.10 Modulazione FSK (Frequency Shift Keying)... 535
20.2.11 Alcuni aspetti sulle modulazioni numeriche ... 535
21 PROPAGAZIONE (P. Quarta, G. Tamburelli) 21.1 Fenomenologia della propagazione 21.1.1 Generalità ... 539
21.1.2 Onda diretta ... 539
21.1.3 Onda riflessa ... 539
21.1.4 Onda di superficie... 543
21.1.5 Onda diffratta... 544
21.1.6 Onda diffusa (scattering troposferico)... 546
21.1.7 Assorbimenti causati da ostacoli ... 547
21.1.8 Rifrazione atmosferica... 547
21.1.9 Assorbimenti atmosferici... 550
21.1.10 Rifrazione ionosferica ... 552
21.1.11 Assorbimento ionosferico... 553
21.2 Propagazione delle onde radio nelle varie gamme di frequenza 21.2.1 Generalità ... 554
21.2.2 Gamma 30 ÷ 300 kHz (λ = 10 ÷ 1 km) ... 554
21.2.3 Gamma 300 ÷ 3000 kHz (λ = 1000 ÷ 100 m) ... 558
21.2.4 Gamma 3 ÷ 30 MHz (λ = 100 ÷ 10 m) ... 558
21.2.5 Gamma 30 ÷ 300 MHz (λ = 10 ÷ 1 m) ... 558
21.2.6 Gamma 300 ÷ 3000 MHz (λ = 1 ÷ 0,1 m) ... 559
21.2.7 Gamma 3000 ÷ 30000 MHz (λ = 10 ÷ 1 cm)... 560
22 LINEE E ANTENNE (A. Paraboni, G. Tamburelli) 22.1 Linee 22.1.1 Definizioni ... 561 000-000 INDICE GENERALE Page 9 Thursday, March 22, 2012 8:15 AM
22.1.2 Diagramma di Smith ... 565
22.1.3 Linee di trasmissione in alta frequenza ... 566
22.1.4 Cavo coassiale ... 566
22.1.5 Connettori coassiali ... 568
22.1.6 Guide d’onda ... 569
22.1.7 Connessioni in guida ... 571
22.1.8 Adattamento di carichi a linee (o guide) ... 571
22.2 Antenne 22.2.1 Proprietà e definizioni generali ... 571
22.2.2 Antenne semplici... 576
23 TELECOMUNICAZIONI SU FIBRE OTTICHE (B. Costa) 23.1 Generalità 23.1.1 Comunicazioni su fibra ottica ... 584
23.2 Propagazione della luce nelle fibre ottiche 23.2.1 Tipi di fibre... 584
23.2.2 Propagazione della luce nelle fibre ottiche ... 585
23.2.3 Calcolo delle traiettorie dei raggi ... 586
23.2.4 Apertura numerica... 587
23.2.5 Potenza accoppiabile di una fibra... 587
23.2.6 Distribuzione di potenza nelle fibre ... 588
23.3 Proprietà delle fibre 23.3.1 Attenuazione... 589
23.3.2 Fattori intrinseci del materiale... 589
23.3.3 Attenuazione dovuta a cause esterne... 590
23.3.4 Dispersione (larghezza di banda) ... 590
23.3.5 Distorsione di impulso in fibre reali... 594
23.3.6 Dominio della frequenza ... 594
23.3.7 Proprietà meccaniche ... 595
23.4 Tecniche di fabbricazione 23.4.1 Fibre ad alto tenore di silice ... 595
23.4.2 Fibre a vetri ... 596
23.4.3 Fibre in quarzo plastica ... 597
23.4.4 Filatura delle fibre ... 597
23.5 Cavi ottici e componenti accessori 23.5.1 Giunti e connettori... 598
23.5.2 Tecniche di giunzione ... 599
23.5.3 Connettori... 599
23.5.4 Cavi ottici ... 600
23.5.5 Tipiche strutture di cavo... 601
23.6 Sorgenti per comunicazioni a fibre ottiche 23.6.1 Sorgenti ... 601
23.6.2 Fisica del processo ... 601
23.6.3 Materiali e tecnologie... 602
23.6.4 Diodi luminescenti (LED-Light Emitting Diode = diodo emettitore di luce)... 603
23.6.5 Laser ... 605
23.7 Rivelatori per sistemi di comunicazione in fibra ottica 23.7.1 Generalità ... 607
23.7.2 Meccanismo di rivelazione... 607
23.7.3 Materiali ... 607
23.7.4 Velocità di risposta... 607
23.7.5 Guadagno di corrente-moltiplicazione a valanga... 607
23.7.6 Rumore ... 608 000-000 INDICE GENERALE Page 10 Tuesday, March 6, 2012 9:09 AM
23.7.7 Fotodiodi P-I-N ... 608
23.7.8 Fotodiodi a valanga (APD = Avalanche Photo-Diode) ... 608
23.8 Progetto di sistemi 23.8.1 Generalità ... 609
23.8.2 Sorgenti – Circuiti di pilotaggio ... 610
23.8.3 Ricevitore ... 610
23.8.4 Distanza di ripetizione ... 613
23.8.5 Codici di linea... 614
23.8.6 Sistemi analogici ... 614
23.8.7 Sistemi speciali ... 615
24 SISTEMI DI TRASMISSIONE (G. Tamburelli) 24.1 Generalità 24.1.1 Definizioni ... 617
24.2 Circuiti telefonici 24.2.1 Misure dell’equivalente di riferimento ... 617
24.2.2 Amplificazione delle linee a frequenza vocale... 617
24.2.3 Potenza trasmessa dai sistemi telefonici multicanali... 621
24.2.4 Rumore ... 622
24.2.5 Unità logaritmiche ... 623
24.2.6 Circuiti a due ed a quattro fili – Forchette... 626
25 SISTEMI MULTIPLEX (G. Tamburelli) 25.1 Sistemi FDM 25.1.1 Gruppi base... 630
25.1.2 Sistemi normalizzati ... 633
25.1.3 Sistemi impiegati in America ... 635
25.2 Sistemi TDM 25.2.1 Generalità ... 635
25.2.2 Gruppi base per sistemi PCM... 637
25.3 Sistemi in cavo sottomarino 25.3.1 Amplificatori, cavi e gestione di linea... 638
26 RETI TELEFONICHE E TELEGRAFICHE (TELEX) A COMMUTAZIONE (G. Tamburelli) 26.1 Caratteristiche generali 26.1.1 Definizioni e normativa ... 640
26.1.2 Struttura delle reti ... 640
26.1.3 Traffico e grado di perdita ... 641
26.1.4 Valori del grado di perdita ammessi nelle reti e centrali telefoniche e telex ... 649
26.2 Caratteristiche delle reti telefoniche 26.2.1 Caratteristiche di trasmissione... 651
26.2.2 Caratteristiche elettriche ... 654
26.2.3 Segnalazioni e codici ... 655
26.3 Caratteristiche delle reti telegrafiche (telex) 26.3.1 Caratteristiche di trasmissione... 659
26.3.2 Codici telegrafici e segnali particolari... 659
26.3.3 Segnalazione e codici (su linee internazionali telex) ... 661
27 RADIODIFFUSIONE (G. Mosca) 27.1 Generalità 27.1.1 Definizioni ... 664
27.2 Tipi di servizio radiofonico e corrispondenti caratteristiche 27.2.1 Monofonia per radiodiffusione a modulazione di ampiezza a doppia banda laterale ... 664 000-000 INDICE GENERALE Page 11 Tuesday, March 6, 2012 9:09 AM
27.2.2 Monofonia per radiodiffusione a modulazione di frequenza in onde metriche ... 664 27.2.3 Stereofonia per radiodiffusione a modulazione di frequenza in onde metriche... 665 27.3 Radiodiffusione televisiva
27.3.1 Servizio di radiodiffusione TV... 667 27.3.2 Campi minimi protetti ... 676 000-000 INDICE GENERALE Page 12 Tuesday, March 6, 2012 9:09 AM
Sezione O Fonti energetiche rinnovabili
(F. Inzoli)
1 ENERGIE RINNOVABILI (E. Colombo, F. Inzoli)
1.1 Introduzione... 1
1.2 Definizioni... 2
1.3 Il ruolo delle energie rinnovabili nel panorama mondiale 1.3.1 Gli scenari di previsione ... 5
1.4 I settori di impiego delle rinnovabili... 6
1.5 Il contributo delle rinnovabili alla produzione di energia elettrica... 6
1.6 La situazione italiana 1.6.1 Produzione di energia elettrica ... 10
1.7 La politica degli incentivi 1.7.1 Gli incentivi alle rinnovabili... 11
1.7.2 Conto Energia ... 12
1.7.3 I Certificati Verdi ... 12
1.7.4 Tariffa Onnicomprensiva... 13
1.7.5 Ritiro Dedicato ... 13
1.7.6 Lo Scambio sul Posto ... 13
1.8 Sostenibilità ambientale 1.8.1 Emissioni di CO2 nel ciclo di vita ... 13
1.8.2 Qualità dell’aria ... 14
1.8.3 Consumo di acqua ... 14
1.8.4 Utilizzo del suolo... 15
2 ENERGIA SOLARE (M. Motta) 2.1 Principi base (M. Motta) 2.1.1 Irraggiamento medio locale su superficie piana e inclinata ... 17
2.2 Solare fotovoltaico (S. Leva) 2.2.1 Tecnologie ... 19
2.2.2 Configurazioni tipiche di un impianto... 25
2.2.3 Dimensionamento di un impianto FV ... 25
2.3 Solare termico a bassa entalpia 2.3.1 Tecnologie (M. Motta)... 31
2.3.2 Tipiche tipologie di impianto (M. Motta)... 35
2.3.3 Metodi di progettazione preliminare e dimensionamento (M. Motta, M. Calderoni, M. Aprile)... 39
2.4 Solare termico a concentrazione (L. Pistocchini) 2.4.1 Scopo e limiti della concentrazione... 47
2.4.2 Tipologie di concentrazione ... 48
2.4.3 Ambiti applicativi della concentrazione ... 48
2.4.4 Efficienza ottica della concentrazione... 49
2.4.5 I componenti dell’impianto ... 50
2.4.6 Tipologie di impianto ... 52
3 ENERGIA EOLICA (P. Silva) 3.1 La risorsa eolica... 55
3.2 Fondamenti teorici... 58
3.3 Calcolo delle forze aerodinamiche... 60 000-000 INDICE GENERALE Page 1 Tuesday, March 6, 2012 9:16 AM
3.4 Curva caratteristica di una macchina eolica... 62
3.5 Caratteristiche costruttive... 64
3.6 Caratteristiche di un parco eolico... 69
3.7 Impatto ambientale... 71
4 GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA (L. Mazzarella) 4.1 Definizioni... 74
4.2 Principi di base 4.2.1 Acque termali ... 75
4.2.2 Pompe di calore “geotermiche”... 75
4.3 Schemi d’impianto con pompa di calore 4.3.1 Pompe di calore accoppiate al terreno (GCHP) ... 77
4.3.2 Pompe di calore ad acqua di falda (GWHP) ... 83
4.3.3 Pompe di calore ad acque superficiali (SWHP) ... 85
4.3.4 Sistemi ibridi ... 87
4.4 Calcolo della quota di energia rinnovabile sfruttata dai sistemi a pompa di calore... 87
4.5 Criteri generali di progettazione per i sistemi con scambiatori nel terreno 4.5.1 Criteri di dimensionamento degli scambiatori verticali ... 89
4.5.2 Criteri di dimensionamento degli scambiatori orizzontali ... 93
4.6 Criteri generali di progettazione per i sistemi con acqua di falda... 95 5 IMPIANTI IDROELETTRICI ... (v. sezione H: Idraulica e costruzioni idrauliche) 6 IMPIANTI MAREOMOTORI ... (v. sezione H: Idraulica e costruzioni idrauliche) 7 RECUPERO DI ENERGIA DAI RIFIUTI ... (v. sezione Q: Ingegneria ambientale) 000-000 INDICE GENERALE Page 2 Tuesday, March 6, 2012 9:16 AM
Sezione P Ingegneria gestionale
1 IL BILANCIO (M. Arnaboldi, D. Chiaroni) 1.1 Lo stato patrimoniale
1.1.1 L’Attivo ... 2
1.1.2 Il Passivo ... 3
1.2 Il conto economico 1.2.1 Ricavi... 6
1.2.2 Costi operativi ... 6
1.2.3 Proventi e oneri finanziari ... 6
1.2.4 Ricavi e perdite da attività destinate a cessare ... 6
1.2.5 Utile per azione... 6
1.3 Rendiconto finanziario... 6
1.4 Gli indici di bilancio 1.4.1 L’analisi ad indici: definizioni e modalità di valutazione ... 7
1.4.2 L’analisi ad indici: limiti e condizioni di utilizzo ... 13
2 I SISTEMI DI COSTING (G. Azzone, P. Maccarrone) 2.1 Costi di prodotto e costi di periodo 2.1.1 L’impatto sulla valorizzazione delle scorte ... 14
2.2 Gli elementi di progettazione di un sistema di costing... 14
2.3 I metodi di rilevazione del costo di prodotto 2.3.1 Il job order costing... 15
2.3.2 Il process costing ... 16
2.3.3 L’operation costing... 17
2.3.4 L’Activity Based Costing ... 18
2.4 I costi standard 2.4.1 La definizione dei costi standard ... 20
2.4.2 L’analisi degli scostamenti ... 22
2.5 L’aggregazione dei dati per progetto 2.5.1 Il Life Cycle Costing ... 26
2.5.2 Il Target Costing... 27
3 IL VALORE ECONOMICO DELL’IMPRESA (G. Azzone) 3.1 Il concetto di valore economico... 28
3.2 Dal flusso finanziario al net cash flow... 29
3.3 Gli obiettivi di breve periodo... 30
3.4 Gli stakeholders... 30
4 LE SCELTE STRATEGICHE (U. Bertelè, A. Rangone) 4.1 Lo spazio decisionale 4.1.1 La configurazione esterna: il modello di Abell ... 31
4.1.2 La configurazione interna: la catena del valore e le risorse critiche ... 31
4.2 I differenziali competitivi a livello di BU 4.2.1 La posizione competitiva della BU ... 33
4.2.2 L’attrattività del settore ... 38
4.3 I differenziali di portafoglio 4.3.1 La matrice BCG... 41 000-000 INDICE GENERALE Page 1 Friday, March 2, 2012 10:16 AM
4.3.2 La matrice GE-McKinsey ... 43
4.4 I differenziali da internazionalizzazione 4.4.1 La propensione alla globalità di un settore: la matrice Integration–Responsiveness... 44
4.4.2 Le scelte a livello di impresa... 46
5 LE SCELTE D’INVESTIMENTO (G. Azzone, U. Bertelè, A. Rangone) 5.1 I metodi di valutazione in condizioni deterministiche 5.1.1 Metodi Discounted Cash Flow (DCF) ... 48
5.1.2 Metodi non Discounted Cash Flow... 49
5.2 I contrasti tra i metodi di valutazione 5.2.1 Valutazione di un singolo investimento ... 52
5.2.2 Scelta tra investimenti mutuamente esclusivi ... 53
5.3 L’applicazione dei metodi di valutazione: il calcolo del net present value 5.3.1 Logica incrementale ... 58
5.3.2 Effetto fiscale ... 59
5.3.3 Flussi di cassa... 60
5.3.4 Valore residuo ... 61
5.3.5 Entità dell’investimento ... 61
5.3.6 Il tasso barriera ... 62
5.4 La valutazione degli investimenti in condizioni di rischio 5.4.1 Gli approcci stocastici ... 64
5.4.2 Gli approcci pseudodeterministici... 67
5.5 I metodi di valutazione non convenzionali 5.5.1 Le tecniche di valutazione non finanziarie... 70
5.5.2 I metodi economico-finanziari (DCF) modificati ... 71
6 LE DECISIONI DI BREVE PERIODO (G. Azzone, G. Noci) 6.1 Il criterio di scelta... 76
6.2 La semplificazione del criterio di scelta... 76
6.3 Il calcolo del flusso incrementale 6.3.1 La determinazione del punto di break even: una particolare decisione di breve periodo ... 79
7 SISTEMI DI PRODUZIONE (A. Brandolese, A. Sianesi) 7.1 Il ruolo della produzione nell’azienda industriale... 83
7.2 L’evoluzione dei sistemi tecnico-produttivi 7.2.1 L’evoluzione tecnologica e informatica ... 83
7.2.2 L’evoluzione relativa all’assetto complessivo del sistema produttivo... 83
7.2.3 L’evoluzione nei sistemi gestionali... 85
7.3 Classificazione dei prodotti e dei sistemi produttivi 7.3.1 Tipologie di prodotti... 85
7.3.2 Tipologie dei sistemi produttivi ... 87
7.4 Misure di prestazione dei sistemi produttivi 7.4.1 Misura della potenzialità produttiva... 97
7.4.2 Misura della flessibilità produttiva... 104
7.4.3 Misura dei lead times ... 107
7.5 Scelte strategiche e progettazione del sistema produttivo 7.5.1 Dimensionamento della capacità produttiva globale ... 113
7.5.2 Frazionamento e ubicazione della capacità produttiva ... 113
7.5.3 Grado di integrazione integrale ... 114
7.5.4 Layout, automazione, scelte di processo ... 114
7.5.5 Tipo di manodopera ... 115
7.5.6 Dimensionamento e ubicazione di magazzini e depositi ... 115
7.5.7 Procedure di programmazione e controllo della produzione (Sistema informativo di produzione)... 115 000-000 INDICE GENERALE Page 2 Friday, March 2, 2012 10:16 AM
7.5.8 Procedure di controllo economico e di gestione della qualità ... 116
7.5.9 Procedure di gestione della manutenzione ... 116
8 PROGRAMMAZIONE DI MEDIO PERIODO DELLA PRODUZIONE (A. Sianesi) 8.1 La programmazione aggregata della produzione e la gestione delle scorte 8.1.1 Introduzione... 118
8.1.2 Classificazione dei modelli... 119
8.1.3 Modelli di programmazione aggregata monoprodotto ... 120
8.1.4 Modelli di programmazione aggregata pluriprodotto... 128
8.2 La pianificazione dei fabbisogni 8.2.1 Problemi dei modelli di gestione “a scorta” ... 133
8.2.2 Introduzione alle tecniche di gestione a fabbisogno... 135
8.2.3 La tecnica MRP - Material Requirements Planning... 136
8.3 Il Just In Time (JIT) 8.3.1 Introduzione... 142
8.3.2 Programmazione della produzione Just In Time ... 144
8.3.3 Kanban sequenziato... 147
8.3.4 Il sequenziamento delle linee di assemblaggio finale ... 147
9 PROGRAMMAZIONE OPERATIVA DELLA PRODUZIONE (A. Pozzetti) 9.1 Introduzione... 153
9.2 Classificazione dei modelli utilizzabili per la programmazione operativa 9.2.1 Classificazione in base al sistema produttivo considerato ... 154
9.2.2 Classificazione in base agli obiettivi della programmazione ... 156
9.2.3 Classificazione in base al tipo di tecnica utilizzata ... 158
9.3 Modelli per la programmazione operativa 9.3.1 Macchina singola... 160
9.3.2 Macchine parallele... 162
9.3.3 Flow shop ... 166
9.3.4 Job shop ... 169
9.4 I sistemi per la programmazione operativa... 180 000-000 INDICE GENERALE Page 3 Friday, March 2, 2012 10:16 AM
000-000 INDICE GENERALE Page 4 Friday, March 2, 2012 10:16 AM
Sezione Q Ingegneria ambientale
1 NORMATIVA
1.1 Acque destinate al consumo umano (R. Canziani)
1.1.1 Generalità ... 1
1.1.2 Requisiti di qualità... 1
1.1.3 Difesa delle risorse idriche ... 2
1.1.4 Controlli... 2
1.1.5 Qualità delle acque superficiali destinate alla produzione di acqua potabile ... 3
1.2 Acque di rifiuto (L. Bozzola) 1.2.1 Principi generali... 4
1.2.2 Reti fognarie ... 4
1.2.3 Scarichi sul suolo, nel sottosuolo e nelle acque sotterranee ... 5
1.2.4 Scarichi in acque superficiali... 5
1.2.5 Acque meteoriche di dilavamento e acque di prima pioggia ... 6
1.3 Rifiuti (L. Bozzola) 1.3.1 Principi generali... 6
1.3.2 Classificazione... 9
1.3.3 Raccolta differenziata e smaltimento ... 10
1.3.4 Terre e rocce da scavo ... 10
1.3.5 Deposito temporaneo... 11
1.3.6 Smaltimento in discarica ... 11
1.3.7 Incenerimento ... 12
1.4 Effluenti gassosi (M. Giugliano) 1.4.1 Emissioni in atmosfera ... 15
1.4.2 Qualità dell’aria ... 21
1.5 Emissioni sonore (A. Di Giulio)... 26
1.6 Siti contaminati (F. Tatàno) ... 26
2 FENOMENOLOGIA DELL’INQUINAMENTO 2.1 Inquinamento e protezione delle acque (R. Vismara) 2.1.1 Conseguenze dell’inquinamento idrico ... 35
2.1.2 Standard di qualità delle acque e degli effluenti ... 35
2.1.3 Caratteristiche di pericolosità e criteri di gestione dell’inquinamento idrico... 35
2.1.4 Fenomeni di autodepurazione delle acque ... 39
2.1.5 Inquinamento dei laghi ... 40
2.1.6 Inquinamento del mare ... 43
2.1.7 Inquinamento dei fiumi ... 45
2.1.8 Microrganismi patogeni nelle acque e nei liquami... 45
2.2 Acque sotterranee (G.P. Beretta, V. Francani) 2.2.1 Parametri idrogeologici fondamentali ... 49
2.2.2 Lo studio idrogeologico per il disinquinamento... 57
2.2.3 Provenienza dei contaminanti indefinita ... 59
2.2.4 Gli interventi per il disinquinamento: studi geologici ... 60
2.2.5 Interventi fisico-chimici ... 63
2.2.6 Opere di sbarramento ... 65
2.2.7 Verifiche dello stato delle riserve idriche e monitoraggio ... 65 000-000 INDICE GENERALE Page 1 Friday, March 2, 2012 10:19 AM
2.3 Inquinamento del suolo (R. Vismara)
2.3.1 Il suolo... 65
2.3.2 Meccanismi di rimozione dei contaminanti nel suolo... 66
2.3.3 Inquinamento del suolo agrario e suoi effetti... 67
2.4 Atmosfera (M. Giugliano) 2.4.1 Manifestazioni del fenomeno e sorgenti di emissioni ... 69
2.4.2 Modelli per la descrizione della qualità dell’aria ... 73
3 TRATTAMENTI DI POTABILIZZAZIONE (R. Canziani) 3.1 Generalità 3.1.1 Acque superficiali ... 78
3.1.2 Acque sotterranee ... 78
3.2 Eliminazione della torbidità... 79
3.3 Operazioni unitarie 3.3.1 Griglie... 82
3.3.2 Stacci e microstacci ... 82
3.3.3 Dissabbiatori e sedimentatori primari ... 82
3.3.4 Coagulazione... 82
3.3.5 Prodotti coagulanti ... 82
3.3.6 Flocculazione ... 83
3.3.7 Sedimentazione ... 83
3.3.8 Filtrazione... 84
3.3.9 Disinfezione ... 84
3.3.10 Altri trattamenti ... 87
4 DEPURAZIONE DELLE ACQUE DI RIFIUTO 4.1 Generalità (R. Canziani) 4.1.1 Indagini preliminari... 88
4.1.2 Area complessiva impegnata... 88
4.1.3 Schema di impianto-tipo per acque reflue urbane... 88
4.1.4 Pretrattamento di liquami industriali... 92
4.1.5 Considerazioni idrauliche generali... 93
4.1.6 Portate di pioggia ... 94
4.2 Caratteristiche delle acque di rifiuto urbane (L. Bozzola) ... 94
4.3 Pretrattamenti (L. Bozzola) 4.3.1 Grigliatura ... 96
4.3.2 Microgrigliatura ... 98
4.3.3 Dissabbiatura e disoleatura... 98
4.3.4 Preaerazione ... 101
4.3.5 Equalizzazione ... 101
4.4 Trattamenti primari (L. Bozzola) 4.4.1 Sedimentazione primaria... 102
4.4.2 Stacciatura ... 105
4.5 Trattamenti secondari (R. Vismara) 4.5.1 Processi a fanghi attivi ... 106
4.5.2 Sedimentazione secondaria ... 124
4.5.3 Letti percolatori ... 126
4.5.4 Dischi biologici ... 133
4.6 Trattamenti di terzo stadio (R. Canziani) 4.6.1 Rimozione di azoto e fosforo per sintesi cellulare nei processi a fanghi attivi ... 135
4.6.2 Campo di applicazione dei trattamenti biologici e fisico-chimici convenzionali per la rimozione dei nutrienti dalle acque di scarico... 135
4.6.3 Nitrificazione biologica... 137 000-000 INDICE GENERALE Page 2 Friday, March 2, 2012 10:19 AM
4.6.4 Denitrificazione biologica ... 138
4.6.5 Processi per la rimozione biologica dell’azoto con biomassa sospesa (fanghi attivi)... 139
4.6.6 Processi di rimozione biologica dell’azoto con biomassa adesa ... 146
4.6.7 Processi per la rimozione biologica del fosforo con biomassa sospesa (fanghi attivi) ... 150
4.6.8 Processi combinati a fanghi attivi per la rimozione biologica di azoto e fosforo ... 151
4.6.9 Rimozione chimica del fosforo ... 152
4.7 Trattamenti chimico-fisici 4.7.1 Coagulazione-flocculazione (G. Pastorelli) ... 159
4.7.2 Filtrazione (G. Pastorelli) ... 164
4.7.3 Adsorbimento su carboni attivi (F. Malpei) ... 169
4.7.4 Disinfezione (F. Malpei) ... 171
4.8 Trattamenti dei fanghi 4.8.1 Ispessimento (L. Bozzola)... 173
4.8.2 Digestione anaerobica (F. Malpei) ... 175
4.8.3 Stabilizzazione aerobica (R. Vismara) ... 181
4.8.4 Condizionamento e disidratazione (L. Bozzola) ... 186
4.8.5 Essiccamento termico (G. Bertanza) ... 200
4.9 Aspetti gestionali 4.9.1 Personale (G. Pastorelli) ... 205
4.9.2 Consumi energetici (G. Pastorelli)... 206
4.9.3 Controlli di esercizio (R. Canziani)... 206
4.9.4 Materiali di consumo e stoccaggi (R. Canziani) ... 213
4.10 Impianti di depurazione per piccole comunità (G. Pastorelli) ... 213
5 TECNOLOGIE DI TRATTAMENTO DEI RIFIUTI 5.1 Composizione dei rifiuti (R. Canziani) 5.1.1 Criteri generali di gestione dei rifiuti ... 226
5.1.2 Classificazione dei rifiuti... 227
5.1.3 Produzione di rifiuti... 228
5.1.4 Caratterizzazione dei rifiuti solidi urbani ... 228
5.1.5 Caratterizzazione dei rifiuti industriali ... 231
5.2 Raccolta differenziata (G. Bressi) 5.2.1 Premessa ... 232
5.2.2 Tecnologie ed organizzazione della raccolta differenziata ... 235
5.2.3 Criteri progettuali ... 242
5.2.4 Aspetti gestionali ... 245
5.2.5 Rifiuti assimilabili agli urbani ... 246
5.3 Impianti di selezione (G. Andreottola) 5.3.1 Dispositivi di triturazione ... 248
5.3.2 Dispositivi di vagliatura ... 252
5.3.3 Dispositivi di classificazione ad aria ... 254
5.3.4 Criteri di verifica e collaudo di impianti di selezione ... 255
5.4 Trattamenti biologici (M. Ragazzi) 5.4.1 Compostaggio di frazioni organiche di rifiuti urbani selezionate alla fonte ... 258
5.4.2 Bioessiccazione di rifiuti urbani residui ... 259
5.4.3 Biostabilizzazione del sottovaglio da selezione automatica di rifiuti urbani residui ... 261
5.4.4 Digestione anaerobica in reattore ... 262
5.5 Riciclaggio di particolari tipologie di rifiuti 5.5.1 Il riciclaggio dei rifiuti di demolizione (G. Bressi) ... 265
5.5.2 Il riciclaggio degli pneumatici fuori uso (G. Bressi) ... 266
5.5.3 Il recupero di ceneri pesanti da termovalorizzazione RSU (C. Collivignarelli) ... 269
5.5.4 Spargimenti petroliferi e chimici (V. Lo Scalzo) ... 270
5.5.5 Processi di vetrificazione di residui industriali e rifiuti pericolosi (G. Scarinci) ... 280
5.5.6 Altri esempi (C. Collivignarelli, G. Bertanza) ... 282 000-000 INDICE GENERALE Page 3 Friday, March 2, 2012 10:19 AM
