Sezione F Ingegneria meccanica
1 MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE
1.1 Meccanismi (E. Massa)
1.1.1 Sistemi rigidi rotanti (rotori). Forze d’inerzia e loro reazioni ... 1
1.1.2 Manovellismo ordinario centrato ... 1
1.1.3 Azioni fra superfici a contatto ... 2
1.1.4 Componenti elementari delle macchine ... 3
1.2 Funzionamento delle macchine (E. Massa) 1.2.1 Generalità ... 7
1.2.2 Vibrazioni meccaniche ... 8
1.2.3 Velocità critiche... 14
1.3 Solidi a contatto (G. Belloni, G. Bernasconi) 1.3.1 Generalità ... 14
1.3.2 Sfera premuta contro un’altra sfera ... 15
1.3.3 Cilindro premuto contro un altro cilindro ... 16
1.3.4 Caso generale di due corpi a contatto... 17
1.4 Solidi a grande curvatura (G. Belloni, G. Bernasconi) 1.4.1 Generalità ... 19
1.4.2 Sforzi nei solidi a grande curvatura... 20
2 ORGANI DELLE MACCHINE 2.1 Organi di collegamento (E. Massa) 2.1.1 Saldature ... 27
2.1.2 Incollature... 34
2.1.3 Viti ... 35
2.1.4 Collegamenti degli organi di trasmissione agli alberi ... 39
2.2 Organi di trasmissione (E. Massa) 2.2.1 Elementi di collegamento fra gli alberi di trasmissione ... 44
2.2.2 Innesti ... 47
2.2.3 Freni... 48
2.2.4 Perni e cuscinetti a strisciamento ... 49
2.2.5 Cuscinetti a rotolamento... 54
2.2.6 Alberi ed assi ... 54
2.2.7 Trasmissioni mediante cinghie e pulegge... 56
2.2.8 Trasmissioni a catena ... 64
2.2.9 Arpionismi ... 68
2.2.10 Ruote di frizione ... 69
2.2.11 Trasmissioni mediante ruote dentate ... 70
2.2.12 Ingranaggi cilindrici a denti diritti... 70
2.2.13 Ingranaggi cilindrici a denti elicoidali... 77
2.2.14 Ingranaggi conici a denti diritti ... 78
2.2.15 Costruzione delle ruote dentate ... 79
2.2.16 Coppia vite perpetua-ruota elicoidale... 80
2.2.17 Manovelle ed alberi a gomito ... 81
2.2.18 Asta o stelo dello stantuffo ... 83
2.2.19 Corsoio o testa a croce... 84
2.2.20 Biella... 84
2.2.21 Manovelle ad eccentrico... 85
2.3 Organi di trazione (E. Massa) 2.3.1 Fili metallici ... 86
2.3.2 Corde vegetali ... 86
2.3.3 Catene... 87
2.3.4 Funi metalliche... 88
2.4 Tubi e organi di tenuta (E. Massa) 2.4.1 Spessore dei tubi... 97
2.4.2 Giunti per tubi ... 99
2.5 Organi di intercettazione e di regolazione (E. Massa) 2.5.1 Valvole e rubinetti... 115
2.5.2 Tenute... 120
2.5.3 Cilindri e stantuffi ... 120
2.6 Tolleranze ed accoppiamenti (E. Massa) 2.6.1 Tolleranze... 122
2.6.2 Accoppiamenti raccomandati ... 125
2.7 Trasmissioni idrauliche e pneumatiche (E. Massa, G.C. Rigamonti) 2.7.1 Generalità ... 127
2.7.2 Componenti e circuiti delle trasmissioni idrauliche ... 133
2.7.3 Tipi di pompe e motori... 134
2.7.4 Componenti di regolazione ... 136
2.7.5 Altri componenti ... 138
2.7.6 Fluidi ... 140
2.7.7 Simbologia ... 140
2.7.8 Circuiti tipici oleodinamici... 142
2.7.9 Comandi oleodinamici tipici ... 144
2.7.10 Servosistemi idraulici... 145
2.7.11 Componenti delle trasmissioni pneumatiche... 145
2.7.12 I dispositivi fluidici ... 149
2.8 Elementi di macchina rotanti (G. Belloni, G. Bernasconi) 2.8.1 Generalità ... 149
2.8.2 Anello circolare di spessore assiale unitario ... 149
2.8.3 Asta rotante ... 150
2.8.4 Disco rotante ... 151
2.8.5 Cilindro rotante ... 153
2.8.6 Puleggia con razze... 156
2.9 Molle (G. Belloni, G. Bernasconi) 2.9.1 Generalità ... 157
2.9.2 Molle metalliche di torsione... 157
2.9.3 Molle metalliche di flessione ... 162
2.9.4 Molle di gomma ... 166
2.10 Recipienti in pressione (G. Belloni, G. Bernasconi, C. Gorla) 2.10.1 Generalità ... 170
2.10.2 Recipienti cilindrici e tubi ... 170
2.10.3 Recipienti cilindrici e tubi a grosso spessore ... 170
2.10.4 Recipienti cilindrici e tubi a piccolo spessore ... 172
2.10.5 Recipienti sferici ... 175
2.10.6 Recipienti sferici a grosso spessore... 175
2.10.7 Recipienti sferici a piccolo spessore ... 178
2.10.8 Recipienti di forma particolare... 181
2.10.9 Tubo curvo ... 187
2.10.10 Forme composte ... 190
2.10.11 Lastre cilindriche... 190 000-000 INDICE GENERALE Page 2 Friday, March 2, 2012 9:01 AM
2.10.12 Lastre sferiche ... 192
2.10.13 Recipiente cilindrico con fondi emisferici ... 194
2.10.14 Recipiente cilindrico con fondi qualsivoglia ... 198
2.10.15 Flange ... 200
2.10.16 Problemi di instabilità... 210
2.10.17 Modelli FEM ... 215
2.10.18 Le normative sui recipienti in pressione... 219
3 GENERATORI DI VAPORE (D. Annaratone) 3.1 Grandezze caratteristiche e simboli 3.1.1 Definizioni ... 224
3.2 Classificazione dei generatori di vapore 3.2.1 Classificazione in base al combustibile impiegato ... 224
3.2.2 Classificazione in base alla circolazione ... 225
3.2.3 Classificazione in base al contenuto d’acqua ... 225
3.2.4 Classificazione in base alla pressione in camera ... 225
3.2.5 Classificazione in base alla trasmissione del calore ... 227
3.2.6 Classificazione in base ai tipi costruttivi ... 227
3.3 Ricuperatori di calore 3.3.1 Economizzatore ... 231
3.3.2 Preriscaldatore d’aria... 232
3.4 Combustione 3.4.1 Aria teorica e reale... 234
3.4.2 Gas di combustione ... 235
3.4.3 Determinazione dell’indice d’aria in esercizio... 235
3.5 Trasmissione del calore 3.5.1 Trasmissione del calore in camera di combustione ... 236
3.5.2 Coefficiente di adduzione relativo all’acqua ... 236
3.5.3 Coefficiente di adduzione relativo al vapore surriscaldato ... 237
3.5.4 Coefficiente di adduzione relativo ai gas di combustione e all’aria... 237
3.5.5 Irraggiamento da gas ... 237
3.5.6 Coefficiente di trasmissione ... 238
3.5.7 Calore trasmesso nei fasci tubieri... 238
3.6 Rendimento termico 3.6.1 Definizione ... 239
3.6.2 Perdita di calore per incombusti solidi ... 239
3.6.3 Perdita di calore per incombusti gassosi ... 239
3.6.4 Perdita per calore sensibile ... 239
3.6.5 Perdita per irraggiamento esterno (e perdite varie) ... 240
3.7 Pompe, ventilatori, camino 3.7.1 Pompe di alimentazione ... 240
3.7.2 Ventilatori... 241
3.7.3 Camino ... 241
3.8 Depurazione dell’acqua di alimentazione 3.8.1 Depurazione da materiali in sospensione ... 241
3.8.2 Depurazione da sostanze emulsionate ... 241
3.8.3 Depurazione dall’O2 e dalla CO2... 241
3.8.4 Depurazione dai sali disciolti ... 241
3.8.5 Conduttanza ... 243
3.8.6 Indice di acidità pH ... 243
3.9 Calcoli di stabilità dei generatori 3.9.1 Materiali ... 243
3.9.2 Sollecitazione ammissibile ... 244
3.9.3 Calcoli di stabilità... 244 000-000 INDICE GENERALE Page 3 Friday, March 2, 2012 9:01 AM
4 MOTORI PRIMI 4.1 Motori animali
4.1.1 Sforzo e lavoro dell’uomo e degli animali ... 249
4.2 Turbine idrauliche (G. Giberti) 4.2.1 Definizioni... 249
4.2.2 Numero di giri caratteristici ... 250
4.2.3 Turbine ad azione Pelton... 250
4.2.4 Turbine a reazione ... 253
4.2.5 Turbine Francis ... 253
4.2.6 Turbine ad elica e Kaplan... 256
4.2.7 Pompe-turbine reversibili ... 259
4.2.8 Tubi aspiranti. Diffusori ... 261
4.2.9 Regolazione delle turbine... 263
4.3 Turboespansori (E. Macchi) 4.3.1 Classificazione e nomenclatura ... 266
4.3.2 Principi di funzionamento ... 266
4.3.3 Rendimento di uno stadio di turbina ... 268
4.3.4 Metodi approssimati di previsione di rendimento per stadi di turbina... 269
4.3.5 Dimensionamento di uno stadio di turbina ... 273
4.3.6 Turbine a vapore... 276
4.3.7 Condizioni termodinamiche ... 278
4.3.8 Criteri di scelta ... 279
4.3.9 Sollecitazioni nelle palettature di turbina... 283
4.3.10 Regolazione... 285
4.4 Motori a combustione interna (C. Doniselli) 4.4.1 Grandezze fondamentali e loro definizioni ... 286
4.4.2 Tipi di motori, dimensionamento di massima... 288
4.4.3 Cicli di riferimento ... 288
4.4.4 Combustione e camere di combustione... 289
4.5 Turbine a gas (E. Macchi) 4.5.1 Classificazione e nomenclatura ... 292
4.5.2 Parametri di funzionamento ... 294
4.5.3 Prestazioni termodinamiche ... 294
4.5.4 Campi di applicazione... 295
4.5.5 Caratteristiche di funzionamento ... 297
5 MACCHINE OPERATRICI (G. Giberti) 5.1 Macchine idrauliche 5.1.1 Macchine idrofore a braccia e a maneggio... 303
5.1.2 Pompe a stantuffo... 303
5.1.3 Pompe centrifughe, semiassiali e assiali ... 303
6 VENTILATORI INDUSTRIALI (G. Catone, L. Tarocchi) 6.1 Generalità e definizioni 6.1.1 Generalità ... 317
6.1.2 Grandezze, simboli, definizioni e unità di misura... 317
6.1.3 Classificazioni ... 317
6.1.4 Particolarità costruttive ... 317
6.1.5 Campi di applicazione... 322
6.1.6 Elementi occorrenti per la selezione e per l’ordinazione ... 323
6.2 Curve caratteristiche di un ventilatore e suo funzionamento sull’impianto 6.2.1 Curve caratteristiche di un ventilatore ... 325
6.2.2 Funzionamento sull’impianto... 326 000-000 INDICE GENERALE Page 4 Friday, March 2, 2012 9:01 AM
6.3 Regolazione
6.3.1 Generalità ... 330
6.3.2 Regolazione di velocità ... 330
6.3.3 Regolazione con serranda... 331
6.3.4 Regolazione con distributore a pale orientabili (dapò)... 331
6.3.5 Regolazione con palettatura della girante a passo variabile in moto (per ventilatori assiali) ... 331
6.4 Parametri adimensionali e leggi di similitudine e di affinità 6.4.1 Parametri adimensionali ... 334
6.4.2 Leggi di similitudine... 334
6.4.3 Leggi di affinità o di Newton per uno stesso ventilatore... 335
6.4.4 Rendimenti ... 335
6.4.5 Triangoli delle velocità per i ventilatori assiali ... 335
6.5 Rumorosità dei ventilatori 6.5.1 Calcolo del livello di potenza acustica ... 338
6.5.2 Calcolo del livello di pressione acustica. Indice ISO-dBA... 339
6.6 Dimensionamento di ventilatori radiali ad alto rendimento 6.6.1 Scelta del tipo e del diametro indicativo ... 342
6.6.2 Calcolo e progetto della girante... 344
6.6.3 Calcolo e progetto della cassa a spirale (chiocciola)... 345
6.6.4 Osservazioni ... 346
7 TURBOCOMPRESSORI (L. Centemeri) 7.1 Tipologia e dimensionamento 7.1.1 Tipologia... 347
7.1.2 Concetti generali... 349
7.1.3 Bilancio energetico di uno stadio di compressore ... 354
7.1.4 Similitudine geometrica e fluidodinamica... 357
7.1.5 Dimensionamento di massima di giranti centrifughe ... 359
7.1.6 Compressore centrifugo – Dettagli di calcolo ... 362
7.1.7 Elementi di calcolo dei compressori assiali... 367
7.1.8 Stabilità di funzionamento e regolazione ... 373
7.1.9 Strumentazione di protezione meccanica ... 378
7.2 Costruzione 7.2.1 Costruzione dei turbo compressori ... 380
7.2.2 Bibliografia... 381
8 MACCHINE UTENSILI 8.1 Macchine utensili ad asportazione di truciolo (L. Carminati) 8.1.1 Materiali per utensili. Requisiti e classificazioni dei materiali per utensili ... 381
8.1.2 Acciai legati ed acciai rapidi ... 381
8.1.3 Carburi metallici ... 381
8.1.4 Ossidi o materiali ceramici ... 384
8.1.5 Diamanti ... 384
8.1.6 Utensili a punta singola ... 384
8.1.7 Nomenclatura e definizioni della superficie del pezzo in lavorazione e dei movimenti dell’utensile e del pezzo ... 388
8.1.8 Truciolo ... 388
8.1.9 Influenza degli angoli caratteristici dell’utensile ... 390
8.1.10 Forze applicate all’utensile... 391
8.1.11 Fresatura; utensili pluritaglienti... 393
8.1.12 Metodi di fresatura ... 394
8.1.13 Angoli caratteristici di una fresa... 394 000-000 INDICE GENERALE Page 5 Friday, March 2, 2012 9:01 AM
8.1.14 Produttività ... 396
8.1.15 Sezione dei truciolo e coppia in foratura... 397
8.1.16 Rugosità delle superfici ... 397
8.2 Macchine senza asportazione di truciolo (R. Brioschi, C. Caverio) 8.2.1 Macchine per la lavorazione plastica a freddo delle lamiere ... 399
8.2.2 Principali operazioni eseguibili sulle presse e calcolo della forza richiesta ... 399
8.2.3 Velocità di stampaggio... 404
8.2.4 Classificazione delle presse... 404
8.2.5 Presse meccaniche... 404
8.2.6 Presse idrauliche... 414
8.2.7 Presse idrauliche speciali ... 416
8.2.8 Macchine per forgiatura: magli ... 418
8.2.9 Presse per forgiare ... 423
8.2.10 Calandre ... 425
8.2.11 Spianatrici... 425
8.2.12 Cesoie ... 427
9 MACCHINE A CONTROLLO NUMERICO (L. Caligaris, S. Fava, C. Tomasello) 9.1 La tecnologia del controllo numerico ... 429
9.2 Lavorazioni ad alta velocità di taglio 9.2.1 Premessa... 430
9.2.2 Materiali per utensili utilizzati nell’HSM ... 431
9.2.3 Strategie di lavorazione ... 432
9.2.4 Macchine utensili per l’HSM ... 434
9.2.5 Morfologia della macchina utensile ... 435
9.2.6 Lubrificazione minimale ... 436
9.3 Struttura delle macchine a controllo numerico 9.3.1 Unità di governo... 437
9.3.2 Designazione degli assi ... 438
9.3.3 Guide e viti a ricircolo di sfere... 439
9.3.4 Magazzino utensili con cambio automatico ... 439
9.3.5 Dispositivi automatici di cambio pezzo ... 439
9.3.6 Tastatori di controllo ... 439
9.3.7 Trasduttori ... 440
9.4 Matematica del controllo numerico 9.4.1 Sistemi di coordinate... 444
9.4.2 Zero macchina e zero pezzo ... 445
9.4.3 Definizione dello zero pezzo alla fresatrice ... 445
9.5 Programmazioni CNC per fresatrici (centri di lavoro) 9.5.1 Struttura del programma... 446
9.5.2 Lettere di indirizzo ISO 6983... 448
9.5.3 Funzioni preparatorie ... 449
9.5.4 Funzioni ausiliarie ... 449
9.6 Approfondimento delle istruzioni 9.6.1 Movimento rapido – G0 ... 449
9.6.2 Interpolazione lineare – G1 ... 450
9.6.3 Programmazione assoluta – G90 e incrementale – G91 ... 450
9.6.4 Selezione del piano di lavoro – G17, G18, G19... 451
9.6.5 Interpolazione circolare – G2, G3 ... 451
9.6.6 Interpolazione elicoidale ... 452
9.6.7 Compensazione raggio utensile – G40, G41, G42 ... 453
9.6.8 Spostamento zero pezzo e sistema di riferimento ... 454
9.6.9 Accelerazione e decelerazione – G8, G9 ... 454 000-000 INDICE GENERALE Page 6 Friday, March 2, 2012 9:01 AM
9.7 Cicli fissi – G81 ÷ G89
9.7.1 Ciclo di foratura poco profonda – G81... 456
9.7.2 Ciclo di lamatura o foratura con tempo di sosta finale – G82... 456
9.7.3 Ciclo di foratura profonda con scarico dei trucioli – G83... 456
9.7.4 Ciclo di maschiatura – G84 ... 457
9.7.5 Ciclo di alesatura – G85 ... 458
9.7.6 Ciclo di barenatura con fermata mandrino – G86 ... 458
9.7.7 Ciclo per tasche rettangolari – G87 ... 458
9.7.8 Cicli per asole e per tasche circolari – G88, G89 ... 459
9.8 Programmazione CNC avanzata 9.8.1 Sottoprogrammi ... 460
9.8.2 Macroistruzioni... 460
9.8.3 Programmazione parametrica ... 461
9.9 Programmazione CNC per torni 9.9.1 Interpolazione lineare – G1 ... 461
9.9.2 Compensazione raggio utensile ... 462
9.9.3 Avanzamento dell’utensile – G94, G95 ... 464
9.9.4 Velocità del mandrino – G96, G97... 464
9.9.5 Interpolazione circolare – G2, G3 ... 465
9.9.6 Cicli di filettatura a passo costante – G33, G63, G76 ... 466
9.10 Programmazione automatica CAM 9.10.1 Generalità ... 467
9.10.2 Evoluzione e struttura di un processo CAM... 469
9.10.3 Integrazione tra sistemi CAD/CAM e con il processo ... 470
9.10.4 Esempi di programmazione automatica con software integrato CAD/CAM ... 471
10 MACCHINE PER LA LAVORAZIONE DEL LEGNO (A. Rossi) 10.1 Generalità 10.1.1 Classificazione... 475
10.2 Macchine con utensile a lama 10.2.1 Taglierine... 475
10.2.2 Tranciatrici ... 475
10.2.3 Sfogliatrici ... 476
10.2.4 Segatrici a nastro ... 476
10.2.5 Segatrici circolari e multilame... 477
10.2.6 Pialle a filo e a spessore... 478
10.3 Macchine con utensile rotante di truciolatura 10.3.1 Macchine a utensile rotante ad azione tangenziale... 478
10.3.2 Macchine a utensile rotante ad azione assiale ... 479
10.4 Macchine a nastro abrasivo 10.4.1 Generalità ... 479
10.4.2 Levigatrici... 479
10.4.3 Calibratrici abrasive... 481
11 MACCHINE PER INDUSTRIE CHIMICHE ED ESTRATTIVE (F. Tredici, G. Volpi) 11.1 Operazioni prevalentemente meccaniche 11.1.1 Macinazione e trasporto dei solidi... 483
11.1.2 Mescolatori per solidi ... 486
11.1.3 Mescolatori e dispersori per liquidi ... 488
11.1.4 Classificazione dei solidi ... 495
11.1.5 Separazione di solidi da liquidi, o di liquidi fra loro immiscibili... 497
11.1.6 Separazione di solidi dai gas ... 509
11.2 Operazioni basate sul trasporto interfase di materia 11.2.1 Estrazione con solvente ... 510 000-000 INDICE GENERALE Page 7 Friday, March 2, 2012 9:01 AM
11.2.2 Rettifica ... 515
11.2.3 Assorbimento di gas in liquido... 519
11.2.4 Stripping di gas da liquidi ... 524
11.2.5 Cristallizzazione ... 524
11.2.6 Dissoluzione ... 526
11.2.7 Concentrazione... 527
11.2.8 Umidificazione ... 531
11.2.9 Essiccazione ... 536
12 ROBOTICA (A. Rovetta) 12.1 Definizioni della robotica 12.1.1 Tipologia dei robot ... 542
12.1.2 Componenti della robotica ... 542
12.1.3 L’origine del nome “Robot”... 542
12.1.4 La robotica come scienza ... 543
12.1.5 Il valore economico dei robot... 543
12.2 Funzionamento dei robot 12.2.1 Movimento di un robot... 544
12.2.2 Caratteristiche dei robot industriali ... 544
12.3 Applicazione dei robot 12.3.1 Caratteristiche dei robot ... 546
12.3.2 Aree di applicazione dei robot industriali ... 546
12.3.3 Dal robot al sistema robotico ... 548
12.3.4 Robot spaziali... 549
12.3.5 I robot in medicina e chirurgia ... 549
12.3.6 Robot sottomarini... 549
12.3.7 Robot di servizio ... 551
12.3.8 Robot per i disabili ... 551
12.3.9 Robotica domestica ... 551
12.3.10 Robot per l’intrattenimento ... 551
12.3.11 Robot umanoidi ... 551
12.4 Sicurezza nella robotica 12.4.1 Spazio ristretto, protetto, massimo ... 552
12.5 Meccanica 12.5.1 Struttura... 554
12.5.2 Il movimento (giunti, aste) ... 554
12.5.3 Accoppiamenti del robot ... 554
12.5.4 Strutture di robot ... 555
12.5.5 Trasmissioni ... 559
12.6 Polsi ed estremità 12.6.1 Morfologia di polsi... 561
12.6.2 Morfologia delle estremità ... 561
12.6.3 Funzioni delle estremità ... 562
12.7 Sensori 12.7.1 Aspetti generali ... 562
12.7.2 Sensori interni ed esterni al robot... 563
12.7.3 Sensori di posizione ... 563
12.7.4 Sensori di prossimità ... 563
12.7.5 Sensori di forza... 564
12.7.6 Sensori tattili ... 564
12.7.7 Visione ... 565
12.7.8 Analisi e suddivisione dell’immagine ... 566
12.7.9 Riconoscimento complesso ... 568 000-000 INDICE GENERALE Page 8 Friday, March 2, 2012 9:01 AM
12.8 Attuatori
12.8.1 Generalità... 568
12.8.2 Attuatori elettrici... 570
12.8.3 Attuatori idraulici... 570
12.8.4 Attuatori pneumatici ... 571
12.9 Controllo 12.9.1 Elementi del controllo... 572
12.9.2 Il controllo di un robot... 572
12.9.3 Anelli (loops) di retroazione (feedback) nel controllo del robot ... 572
12.9.4 Il controllo del movimento del robot ... 572
12.9.5 Classificazione secondo il tipo di controllo... 572
12.9.6 La programmazione di un controllo ... 572
12.9.7 La matematica nel controllo dei robot ... 573
12.9.8 Controllo a loop chiuso... 573
12.9.9 Modello dinamico di robot per il controllo... 573
12.9.10 Controllo proporzionale, derivativo e integrativo (controllo PID)... 573
12.9.11 Controllo di supervisione... 575
12.9.12 Telerobotica e telemanipolazione ... 575
12.9.13 Controllo con server locale e server remoto ... 575
12.9.14 Controllo con PLC... 576
12.9.15 Controllo vocale di un robot ... 576
12.9.16 Sistemi di sintesi a vocabolario illimitato... 577
12.9.17 Suono umano ... 577
12.9.18 Coarticolazione ... 577
12.10 Interfaccia: uomo-calcolatore-robot 12.10.1 Sistemi di interfaccia ... 578
12.10.2 Architettura hardware di un controllore ... 578
12.11 Programmazione e software 12.11.1 La programmazione di un robot ... 579
12.11.2 Programmazione manuale ... 579
12.11.3 Programmazione in linea (on line) e programmazione fuori linea (off line)... 580
12.11.4 Linguaggi di programmazione... 580
12.11.5 Esempio di software di programmazione ... 581
12.12 Progettazione 12.12.1 Fasi di progettazione del robot ... 582
12.13 CAD e design per la robotica 12.13.1 Possibilità... 584
12.13.2 CAD e CAM nell’automazione avanzata e nella robotica... 584
12.14 Teoria dei robot 12.14.1 Punti, corpi e sistemi di riferimento ... 584
12.14.2 Rotazioni... 585
12.14.3 Gradi di libertà di un robot ... 586
12.14.4 Relazione tra numero di gradi di libertà e posizionamento dell’estremità ... 587
12.14.5 Disposizione delle terne di riferimento... 588
12.14.6 Definizione di elementi meccanici e di accoppiamenti meccanici del robot... 588
12.14.7 Convenzioni... 589
12.14.8 Matrice relativa alla terna di riferimento nel trasferimento... 589
12.14.9 Sistema di riferimento a 4 parametri ... 590
12.14.10 Matrice di trasferimento nel caso di definizione a 4 parametri (Denavit – Hartenberg) ... 591
12.14.11 Matrice di trasferimento ... 591
12.14.12 Matrice complessiva ... 591
12.14.13 Sistemi ridondanti... 591 000-000 INDICE GENERALE Page 9 Friday, March 2, 2012 9:01 AM
12.14.14 La cinematica diretta ... 592
12.14.15 La cinematica inversa ... 592
12.14.16 Soluzione numerica ... 593
12.14.17 Jacobiano per la cinematica... 593
12.14.18 Cinematica dei robot con matrici di trasferimento ... 593
12.14.19 Dinamica ... 596
12.14.20 Sistemi multibody... 596
12.14.21 Dinamica dei robot in base alle equazioni di Lagrange ... 597
12.14.22 Dinamica dei robot con il metodo di Newton-Eulero ... 599
12.14.23 Esempio di cinematica di un robot ... 603
12.14.24 Progettazione matematica di un robot ... 604
12.14.25 Esempio numerico di analisi dinamica... 606 000-000 INDICE GENERALE Page 10 Friday, March 2, 2012 9:01 AM
Sezione G Ingegneria dei trasporti
1 APPARECCHI DI SOLLEVAMENTO E TRASPORTO
1.1 Generalità (S. Maia)
1.1.1 Definizioni ... 1
1.2 Apparecchi a movimento continuo (S. Maia) 1.2.1 Criteri di impiego ... 1
1.2.2 Trasportatori a nastro... 1
1.2.3 Trasportatori a catena ... 2
1.2.4 Elevatori a tazze ... 2
1.2.5 Coclee a vite ... 2
1.2.6 Trasportatori a barrette ... 2
1.2.7 Trasportatori pneumatici ... 2
1.2.8 Apparecchi composti ... 4
1.3 Apparecchi a movimento discontinuo (S. Maia) 1.3.1 Criteri di impiego ... 4
1.3.2 Elementi costitutivi comuni ai vari apparecchi ... 4
1.4 Apparecchi su rotaia (S. Maia) 1.4.1 Criteri di impiego ... 7
1.5 Apparecchi semoventi (S. Maia) 1.5.1 Criteri di impiego ... 8
1.5.2 Apparecchi per movimentazione materiali in colli ... 9
1.5.3 Apparecchi per movimentazione materiali sciolti ... 9
1.5.4 Gru girevoli da montaggio... 10
1.5.5 Gru su natanti ... 10
1.6 Elevatori (G. Spazzali) 1.6.1 Ascensori e montacarichi ... 10
1.6.2 Categorie degli ascensori e montacarichi in servizio privato ... 10
1.6.3 Portata e capienza della cabina... 10
1.6.4 Velocità della cabina ... 11
1.6.5 Accelerazione ... 11
1.6.6 Sospensione della cabina ... 11
1.6.7 Strutture portanti... 11
1.6.8 Locale del macchinario e delle pulegge ... 11
1.6.9 Correzione dei dislivelli ... 12
1.6.10 Funi di sospensione ... 12
1.6.11 Apparecchiatura elettrica... 12
1.6.12 Manovre... 13
1.6.13 Tensione di alimentazione ... 13
1.6.14 Vano di corsa della cabina e del contrappeso... 13
1.6.15 Cabina... 13
1.6.16 Protezioni antincendio ... 14
1.6.17 Segnali ... 14
1.6.18 Ascensori idraulici... 14 000-000 INDICE GENERALE Page 1 Tuesday, March 6, 2012 9:00 AM
1.6.19 Rendimento dell’impianto... 14
1.6.20 Ascensori a cabine multiple a moto continuo ... 14
1.6.21 Scale mobili... 15
2 TELEFERICHE E FUNIVIE (I. Bertolini, A. Recupito) 2.1 Generalità 2.1.1 Cenni di impiego ... 16
2.2 Sistemi diversi 2.2.1 Definizioni... 16
2.3 Bifune a movimento continuo 2.3.1 Generalità ... 16
2.3.2 Linea... 16
2.3.3 Fune portante... 17
2.3.4 Fune traente ... 17
2.3.5 Vagoncini ... 18
2.3.6 Stazioni... 19
2.3.7 Comando della linea... 19
2.3.8 Legislazione ... 20
2.4 Monofune a movimento continuo 2.4.1 Generalità ... 20
2.4.2 Vagoncini ... 21
2.5 Blondins (gru teleferiche) 2.5.1 Criteri costruttivi ... 21
2.5.2 Legislazione ... 22
2.6 Funivie per trasporto di persone 2.6.1 Funivie bifuni a va e vieni... 22
2.6.2 Funivie a movimento continuo con veicoli a collegamento temporaneo... 24
2.6.3 Funivie monofuni a movimento continuo con veicoli a collegamento permanente (seggiovie)... 25
2.6.4 Sciovie... 25
2.7 Funicolari 2.7.1 Classificazione ... 25
2.7.2 Criteri costruttivi ... 26
2.7.3 Legislazione ... 26
3 TRASPORTI SU ROTAIA 3.1 Generalità (M. Maternini) 3.1.1 Classificazione ... 27
3.1.2 Le velocità massime di esercizio... 27
3.1.3 Aderenza... 28
3.1.4 Sforzo di trazione ... 28
3.1.5 Resistenze al moto... 28
3.1.6 Prestazioni ... 30
3.1.7 Freni ... 30
3.1.8 Lunghezza virtuale di una linea ferroviaria... 32
3.1.9 Unità di misura ... 32
3.2 La sede ferroviaria (M. Maternini) 3.2.1 Generalità sulla sovrastruttura... 32
3.2.2 Raggi minimi per ferrovie ... 33
3.2.3 Pendenze massime per ferrovie... 33
3.2.4 Corpo stradale ... 34
3.2.5 Gallerie ferroviarie ... 34
3.2.6 Profilo minimo della via per gli ostacoli ... 35 000-000 INDICE GENERALE Page 2 Tuesday, March 6, 2012 9:00 AM
3.2.7 Intervia... 37
3.3 Armamento (M. Maternini) 3.3.1 Elementi costitutivi dell’armamento ... 37
3.3.2 Posizione dei binario e larghezza della piattaforma ... 37
3.3.3 Massicciata ... 38
3.3.4 Rotaie... 39
3.3.5 Posa delle rotaie... 39
3.3.6 Traverse ... 39
3.3.7 Materiale minuto d’armamento ... 40
3.3.8 Distanziamento delle traverse e sfalsamento delle giunzioni... 41
3.3.9 Disposizione delle rotaie in curva ... 41
3.3.10 Giunzione delle rotaie... 42
3.3.11 Deviatoi ... 46
3.4 Linee di contatto per trazione elettrica (M. Maternini) 3.4.1 Linee aeree... 46
3.4.2 Fili di contatto, funi portante e di guardia, pendini, morsetti ... 48
3.4.3 Altezza dei filo di contatto ... 48
3.4.4 Pali ... 48
3.4.5 Calcolo della palificazione per sospensione longitudinale... 49
3.4.6 Linea di contatto a terza rotaia ... 49
3.5 Materiale rotabile (M. Maternini) 3.5.1 Caratteristiche generali dei rotabili ferroviari e tranviari ... 50
3.5.2 Sagoma limite per rotabili ... 53
3.5.3 Carrozze viaggiatori ... 58
3.5.4 Bagagliai e carrozze postali... 59
3.5.5 Carri merci... 59
3.5.6 Automotrici, elettromotrici, treni a composizione bloccata e treni articolati... 60
3.5.7 Vetture per tranvie e per metropolitane... 61
3.6 Trazione a vapore (M. Maternini) 3.6.1 Caratteristiche generali ... 62
3.6.2 Locomotive... 62
3.6.3 Sforzo di trazione ... 62
3.7 Trazione elettrica 3.7.1 Sistemi di trazione (G. Martarelli) ... 63
3.7.2 Sistemi a corrente continua (G. Martarelli) ... 63
3.7.3 Sistemi a corrente monofase 50/3 Hz (G. Martarelli)... 65
3.7.4 Sistema monocontinuo (G. Martarelli) ... 65
3.7.5 Mezzi di trazione policorrente (G. Martarelli)... 66
3.7.6 Locomotive elettriche (G. Martarelli)... 66
3.7.7 Automotrici elettriche (G. Martarelli) ... 70
3.7.8 Trazione ad accumulatori (M. Maternini) ... 71
3.7.9 Filovie (M. Maternini)... 71
3.7.10 Elettronica di potenza nella trazione elettrica (G. Martarelli) ... 72
3.8 Trazione con motori a combustione interna (G. Martarelli) 3.8.1 Caratteristiche... 74
3.8.2 Motori ... 75
3.8.3 Trasmissioni ... 75
3.9 Esercizio ferroviario (M. Maternini) 3.9.1 Composizione e circolazione dei treni ... 76
3.9.2 Orari e turni di servizio del materiale rotabile... 77
3.9.3 Dispositivi di sicurezza... 78
3.9.4 Regime di circolazione dei treni... 80
3.9.5 Passaggi a livello ... 80 000-000 INDICE GENERALE Page 3 Tuesday, March 6, 2012 9:00 AM
3.9.6 Protezione e segnalazione dei PL... 80
3.9.7 Scelta del sistema di protezione dei PL... 81
3.10 Stazioni – rimesse – depositi – impianti di riparazione rotabili (M. Maternini) 3.10.1 Stazioni – Classificazione ed elementi costitutivi... 81
3.10.2 Fasci di binari ... 82
3.10.3 Stazioni viaggiatori ... 83
3.10.4 Scali merci... 84
3.10.5 Stazioni di smistamento ... 84
3.10.6 Rimesse e depositi... 85
3.10.7 Impianti per la riparazione dei rotabili ... 85
3.10.8 Stazioni per tranvie e ferrovie suburbane e metropolitane... 85
3.11 Economia del trasporto su rotaia (M. Maternini) 3.11.1 Spese di impianto ... 86
3.11.2 Spese per il materiale rotabile ... 87
3.11.3 Esercizio ... 87
3.11.4 Tariffe... 88
3.11.5 Costi unitari e limiti di convenienza per ferrovie e servizi urbani ... 89
3.11.6 Operazioni accessorie del trasporto... 89
3.11.7 Raccordi ferroviari ... 90
4 AUTOVEICOLI (C. Doniselli) 4.1 Generalità 4.1.1 Resistenza al movimento... 91
4.2 Motori per autotrazione... 93
4.3 Sottosistemi e componenti degli autoveicoli 4.3.1 Trasmissione... 93
4.3.2 Sospensioni... 95
4.3.3 Pneumatici... 96
4.3.4 Guida ... 102
4.3.5 Frenatura... 102
5 ARCHITETTURA NAVALE (C. Podenzana Bonvino) 5.1 Generalità 5.1.1 Simbologia ... 105
5.1.2 Unità di misura ... 105
5.1.3 Abbreviazioni ... 105
5.1.4 Grandezze fisiche di impiego frequente... 106
5.1.5 Sistema di riferimento ... 106
5.2 Statica delle navi 5.2.1 Caratteristiche geometriche delle navi ... 107
5.2.2 Diagrammi delle carene diritte ... 107
5.2.3 Determinazione approssimata di alcune grandezze geometriche... 108
5.2.4 Diagrammi di Bonjean e delle aree ... 110
5.2.5 Piano di capacità... 110
5.2.6 Equilibrio e stabilità delle navi... 111
5.2.7 Caratteristiche meccaniche della nave ... 116
5.3 Dinamica delle navi 5.3.1 Generalità ... 117
5.3.2 Resistenza al moto... 117
5.3.3 Resistenza di attrito ... 118
5.3.4 Fattori che influenzano la resistenza di attrito ... 119
5.3.5 Resistenza residua ... 119
5.3.6 Fattori che influenzano la resistenza residua... 120 000-000 INDICE GENERALE Page 4 Tuesday, March 6, 2012 9:00 AM
5.3.7 Resistenze addizionali ... 121
5.3.8 Navi piccole e veloci ... 123
5.3.9 Moto in acque ristrette... 124
5.3.10 Coefficienti propulsivi... 125
5.3.11 Frazione di scia... 125
5.3.12 Deduzione di spinta ... 126
5.3.13 Efficienza rotativa relativa ... 126
5.3.14 Rendimento della linea d’assi... 127
5.3.15 Efficienza propulsiva totale ... 127
5.3.16 Definizioni di potenza ... 127
5.3.17 Propulsore ad elica ... 127
5.3.18 Elica isolata ... 127
5.3.19 Cavitazione ... 133
5.3.20 Sistemazione dell’elica rispetto alla carena... 134
5.3.21 Elementi geometrici dell’elica... 134
5.3.22 Robustezza dell’elica... 135
5.3.23 Eliche non convenzionali ... 136
5.3.24 Propulsori di tipo diverso ... 137
5.4 Manovrabilità 5.4.1 Generalità ... 139
5.4.2 Moto di evoluzione linearizzato ... 139
5.4.3 Progetto delle apparecchiature di governo ... 140
5.5 Onde marine 5.5.1 Onde regolari ... 141
5.5.2 Onde irregolari... 142
6 COSTRUZIONI NAVALI MERCANTILI (S. Marsich, F.S. Spinelli) 6.1 Scafi metallici di navi a propulsione meccanica destinate a navigazione marittima 6.1.1 Simbologia ed abbreviazioni ... 144
6.1.2 Definizioni ed elementi fondamentali ... 144
6.1.3 Evoluzione della costruzione navale ... 146
6.1.4 Istituti di Classificazione ... 147
6.1.5 Tipi di navi ... 147
6.2 Materiali impiegati nella costruzione degli scafi metallici e loro collegamenti 6.2.1 Materiali ... 150
6.2.2 Collegamenti saldati ... 156
6.3 Robustezza dello scafo: calcoli relativi alla robustezza longitudinale, trasversale, torsionale e locale – vibrazioni 6.3.1 Generalità ... 159
6.3.2 Robustezza longitudinale delle navi ... 159
6.3.3 Robustezza trasversale... 172
6.3.4 Robustezza torsionale ... 174
6.3.5 Robustezza locale ... 175
6.3.6 Vibrazioni generali dello scafo... 176
6.4 Bordo libero 6.4.1 Generalità ... 178
6.4.2 Regole del B.L. secondo la Convenzione 1966... 178
6.5 Sicurezza della nave e della vita umana in mare 6.5.1 Generalità ... 184
6.5.2 Compartimentazione delle navi ... 184
6.5.3 Stabilità delle navi allo stato integro ... 187
6.5.4 Stabilità delle navi in caso di avaria ... 188
6.5.5 Installazioni elettriche e macchinario ... 189 000-000 INDICE GENERALE Page 5 Tuesday, March 6, 2012 9:00 AM
6.5.6 Protezione contro l’incendio ... 190
6.5.7 Mezzi di salvataggio... 194
6.5.8 Trasporto granaglie ... 195
6.5.9 Trasporto merci pericolose... 195
6.5.10 Navi nucleari ... 195
6.6 Prevenzione dell’inquinamento dei mari 6.6.1 Generalità ... 196
6.6.2 Inquinamento da petrolio da parte di navi... 196
6.6.3 Prescrizioni per ridurre al minimo l’inquinamento da petrolio in caso di incidenti alla nave ... 196
6.6.4 Compartimentazione e stabilità per petroliere di nuova costruzione ... 197
6.6.5 Prevenzione dell’inquinamento dei mari da parte di sostanze nocive ... 197
6.6.6 Prevenzione dell’inquinamento dovuto a scoli o scarico rifiuti da navi ... 198
6.7 Allestimento navi 6.7.1 Armamento marinaresco ... 198
6.7.2 Mezzi di governo... 200
6.7.3 Manipolazione del carico ... 201
6.7.4 Aperture nei ponti e sulle murate dell’opera morta al di sotto dei ponti di B.L. e di compartimentazione ... 203
6.7.5 Protezione dello scafo ... 203
6.7.6 Impianto elettrico di bordo ... 204
6.7.7 Protezione anticendio e mezzi di salvataggio ... 205
6.8 Stazza 6.8.1 Definizione ... 206
6.8.2 Definizioni... 206
6.8.3 Stazza lorda ... 206
6.8.4 Stazza netta... 206
6.9 Caratteristiche di vari tipi di navi 6.9.1 Dati numerici... 208
7 IMPIANTI DI PROPULSIONE NAVALE (G. Valdenazzi) 7.1 Generalità – dati statistici 7.1.1 Tipi di apparati motore ... 209
7.1.2 Navi mercantili... 209
7.1.3 Analisi della tendenza ... 210
7.1.4 Navi militari ... 211
7.2 Apparati motore a vapore 7.2.1 Cicli ... 211
7.2.2 Caldaie... 213
7.2.3 Turbine ... 220
7.2.4 Riduttori ad ingranaggi... 225
7.2.5 Condensatori... 229
7.2.6 Circuiti di alimento... 233
7.2.7 Motrici alternative ... 234
7.3 Apparati motore a combustione interna 7.3.1 Motori Diesel lenti ... 235
7.3.2 Motori Diesel medi... 241
7.3.3 Motori Diesel veloci... 243
7.4 Apparati motore con turbine a gas 7.4.1 Tipi – Campo di applicazione ... 244
7.4.2 Turbine a gas di derivazione aeronautica ... 244
7.4.3 Turbine a gas di derivazione industriale ... 245
7.5 Propulsione elettrica 7.5.1 Generalità – Campo di applicazione ... 246 000-000 INDICE GENERALE Page 6 Tuesday, March 6, 2012 9:00 AM
7.5.2 Sistemi di propulsione ... 247
7.5.3 Pesi ... 248
7.6 Apparati motore ad economia elevata 7.6.1 Generalità ... 248
7.6.2 Esercizio dell’apparato motore ad andatura ridotta... 249
7.6.3 Uso di nafte scadenti ... 249
7.6.4 Uso di carbone e di combustibili derivati dal carbone ... 249
7.6.5 Uso dell’apparato motore di propulsione per la generazione di energia elettrica ... 250
7.6.6 Ricuperi energetici... 250
8 MECCANICA DEL VOLO (G. Rotondi) 8.1 Generalità – propulsori 8.1.1 Classificazione degli aeromobili ... 251
8.1.2 Forza trattiva specifica e... 252
8.1.3 Rotori di sostentazione e propulsione... 252
8.1.4 Rotori di elicottero... 254
8.1.5 Eliche ... 255
8.1.6 Caratteristiche del motore alternativo ... 257
8.1.7 Caratteristiche del motore a reazione ... 258
8.1.8 Caratteristiche del motore a turboelica... 264
8.2 Aeromobili 8.2.1 Prestazioni ... 264
8.2.2 Suddivisione del peso dei velivoli in gruppi ... 274
8.2.3 Previsioni delle masse parziali di un velivolo ... 275
9 SISTEMA DI ASSISTENZA AL VOLO 9.1 Spazio aereo (G. Cioffi, F. Valdoni) 9.1.1 Generalità ... 278
9.1.2 Suddivisioni dello spazio aereo nazionale... 278
9.1.3 Spazio aeroportuale ... 278
9.1.4 Regole e operazioni di volo ... 279
9.2 Servizi e infrastrutture di assistenza al volo (G. Cioffi, F. Valdoni) 9.2.1 Generalità ... 279
9.2.2 Servizio di controllo del traffico aereo ... 279
9.2.3 Servizi di informazione volo e di allarme ... 280
9.2.4 Servizio meteorologico aeroportuale... 280
9.2.5 Servizio di informazioni aeronautiche... 280
9.2.6 Infrastrutture di telecomunicazioni... 280
9.2.7 Infrastrutture di radionavigazione ... 281
9.2.8 Infrastrutture di sorveglianza... 281
9.2.9 Infrastrutture di elaborazione dati ... 282
9.3 Apparati radioelettrici per l’assistenza al volo (M. Carnevale, U. Merlo) 9.3.1 Generalità ... 283
9.3.2 ILS (Instrument Landing System) ... 283
9.3.3 MLS (Microwave Landing System) ... 284
9.3.4 Marker VHF in rotta ... 285
9.3.5 NDB (Non Directional Beacon) ... 285
9.3.6 VOR (Very high frequency Omnidirectional Radio range) ... 285
9.3.7 DME (Distance Measuring Equipment) ... 285
9.3.8 VOR-DME ... 286
9.3.9 Decca ... 286
9.3.10 LORAN C (LOng RAnge Navigation)... 286
9.3.11 OMEGA ... 287 000-000 INDICE GENERALE Page 7 Tuesday, March 6, 2012 9:00 AM
9.3.12 Radar primario... 287
9.3.13 Radar PAR (Precision Approach Radar)... 289
9.3.14 Radar meteorologici ... 289
9.3.15 Radar secondario SSR (Secondary Surveillance Radar)... 289
9.3.16 Trasmissione VHF in fonia ... 290
9.3.17 Trasmissione HF in fonia ... 291
9.3.18 ACARS (ARINC Communications Addressing and Reporting System) ... 291 000-000 INDICE GENERALE Page 8 Tuesday, March 6, 2012 9:00 AM
Sezione H Idraulica e costruzioni idrauliche
1 IDRAULICA (D. Citrini, G. De Marchi, U. Majone) 1.1 Proprietà fisiche dei liquidi
1.1.1 Unità di misura ... 1
1.1.2 Proprietà fisiche dei liquidi ... 1
1.2 Equilibrio dei liquidi (idrostatica) 1.2.1 Pressione idrostatica ... 1
1.2.2 Manometro a mercurio ... 1
1.2.3 Spinta idrostatica S sopra una superficie piana ... 1
1.2.4 Spinta idrostatica sopra una superficie cilindrica AA′, con generatrici orizzontali ... 2
1.2.5 Spinta idrostatica sopra un corpo di volume V totalmente immerso in un liquido di peso specifico γ... 2
1.2.6 Spinta esercitata da un liquido in quiete sopra la parete interna di un gomito a 90°... 3
1.2.7 Galleggianti ... 3
1.3 Movimento dei liquidi 1.3.1 Principi generali... 3
1.3.2 Elementi caratteristici delle correnti... 3
1.3.3 Movimento permanente delle correnti liquide ... 4
1.3.4 Perdite di carico. Pendenza piezometrica ... 5
1.3.5 Importanti derivazioni dal teorema di Bernoulli ... 5
1.3.6 Teorema delle quantità di moto ... 6
1.3.7 Modelli idraulici ... 9
1.4 Efflusso dei liquidi – portata delle bocche 1.4.1 Bocche, o luci, a battente... 10
1.4.2 Bocche a battente in parete sottile e a contrazione completa ... 11
1.4.3 Bocche a battente con contrazione parziale... 11
1.4.4 Bocche a battente a contrazione incompleta ... 12
1.4.5 Bocche a battente rigurgitate ... 12
1.4.6 Bocche in parete grossa o con tubi addizionali ... 13
1.4.7 Bocche con paratoie ... 14
1.4.8 Getti d’acqua ... 15
1.4.9 Stramazzo ... 15
1.4.10 Stramazzo Bazin ... 16
1.4.11 Stramazzi liberi in parete sottile e verticale, e contrazione completa ... 17
1.4.12 Stramazzi obliqui alla corrente o in fregio alle pareti (sfioratori laterali) ... 19
1.4.13 Stramazzi rigurgitati ... 19
1.4.14 Stramazzi in parete grossa ... 19
1.4.15 Traverse a soglia arrotondata. Dighe tracimanti... 20
1.4.16 Efflusso a livello variabile... 21
1.4.17 Correnti uniformi, leggi di resistenza. Simboli ... 21
1.4.18 Correnti regolari ... 22
1.4.19 Correnti turbolente... 22
1.4.20 Criteri generali di scelta e applicazione delle formule dei tubi e canali... 24
1.4.21 Formule proposte per i canali ... 25
1.4.22 Uso delle formule ... 29
1.4.23 Applicazione delle formule precedenti per il calcolo dei tubi... 29 000-000 INDICE GENERALE Page 1 Thursday, March 22, 2012 8:14 AM
1.4.24 Formule particolari per i tubi circolari ... 30
1.4.25 Distribuzione della velocità nell’interno dei canali e dei tubi... 33
1.5 Correnti in pressione (moto permanente e vario) 1.5.1 Perdite localizzate o accidentali ... 34
1.5.2 Portata di un condotto con perdite localizzate lungo il percorso ... 35
1.5.3 Lunghe condotte... 36
1.5.4 Colpo d’ariete (moto perturbato, o vario, dipendente dalle caratteristiche elastiche del liquido e del materiale costituente le pareti del condotto)... 36
1.5.5 Oscillazioni di massa nelle condotte forzate ... 40
1.5.6 Vasche a sezioni multiple... 41
1.6 Correnti a pelo libero (canali e corsi d’acqua) 1.6.1 Correnti uniformi. Calcolo dei canali... 41
1.6.2 Elementi caratteristici... 42
1.6.3 Velocità e pendenze ammissibili. Franco... 42
1.6.4 Moto permanente. Correnti lente e veloci ... 48
1.6.5 Correnti permanenti... 50
1.6.6 Rigurgito dei ponti ... 52
1.6.7 Casi di moto vario. Perturbazioni conseguenti a brusca variazione della portata immessa in un canale o erogata da esso ... 52
1.6.8 Onde di piena ... 53
1.7 Idrometria 1.7.1 Apparecchi per la misura della velocità di un liquido... 54
1.7.2 Misura della portata dei canali aperti e dei corsi d’acqua ... 54
1.7.3 Misura della portata delle correnti in pressione ... 55
1.8 Software utili per i calcoli idraulici... 56
2 IDROLOGIA E METEOROLOGIA 2.1 Idrologia (U. Majone) 2.1.1 Bacino idrografico: definizioni ... 58
2.1.2 Bilancio idrologico di un bacino ... 59
2.2 Precipitazioni meteoriche (U. Majone) 2.2.1 Generalità ... 60
2.2.2 Calcolo dell’afflusso meteorico ... 61
2.2.3 Piogge di breve durata e forte intensità ... 64
2.2.4 Variazione delle piogge nello spazio ... 65
2.3 Portate dei corsi d’acqua (U. Majone) 2.3.1 Generalità ... 66
2.3.2 Diagramma cronologico delle portate ... 66
2.3.3 Curva della durata delle portate ... 68
2.3.4 Curva dei deflussi... 68
2.3.5 Portate di piena... 68
2.3.6 Trasporto di materiali solidi da parte dei corsi d’acqua ... 70
2.4 Evaporazione da specchi liquidi (U. Majone) 2.4.1 Formule e dati numerici ... 71
2.5 Le misure idrologiche (U. Majone) 2.5.1 Premessa... 71
2.5.2 Misure pluviometriche ... 72
2.5.3 Misure idrometriche ... 72
2.6 Meteorologia (N. Giacobello, S. Palmieri) 2.6.1 Umidità nell’atmosfera, acqua precipitabile ... 73
2.6.2 Modello idrologico di perturbazione... 73
2.6.3 Stima della massima precipitazione probabile (PMP) ... 75
2.6.4 Evapotraspirazione ... 75 000-000 INDICE GENERALE Page 2 Friday, March 2, 2012 9:32 AM
2.6.5 Equazione della diffusione di un gas o aerosol nell’atmosfera ... 80
2.6.6 La stabilità dell’aria: classificazione di Pasquill ... 80
2.6.7 Stima della diffusione in funzione delle grandezze meteorologiche... 80
2.6.8 Condizioni meteorologiche che determinano massime concentrazioni al suolo... 81
2.6.9 Clima e architettura. Introduzione ... 83
2.6.10 Aspetti termo-igrometrici ... 83
2.6.11 Ventilazione... 84
2.6.12 Illuminazione ... 85
2.6.13 Clima e mare. Introduzione ... 85
2.6.14 Analisi degli elementi meteorologici sul mare ... 87
2.6.15 Calcolo dell’altezza d’onda causata dal vento... 89
3 COSTRUZIONI IDRAULICHE 3.1 Acque sotterranee (S. Franzetti) 3.1.1 Legge di Darcy ... 90
3.1.2 Pozzi ... 90
3.1.3 Filtro piano – Trincea drenante – Galleria filtrante – Drenaggi orizzontali... 95
3.1.4 Determinazione del coefficiente di permeabilità... 97
3.1.5 Rete idrodinamica... 98
3.1.6 Sifonamento... 98
3.1.7 Ravvenamento delle acque sotterranee ... 100
3.1.8 Superficie libera nelle dighe in terra ... 100
3.1.9 Tipologia dei pozzi ... 100
3.1.10 Sistemi di perforazione dei pozzi ... 102
3.1.11 Pompe ... 104
3.2 Acquedotti (A. Paoletti) 3.2.1 Legislazione... 104
3.2.2 Fabbisogni civili ... 105
3.2.3 Fabbisogni industriali ... 107
3.2.4 Opere di presa... 107
3.2.5 Opere di adduzione a gravità ... 110
3.2.6 Impianti di sollevamento ... 120
3.2.7 Serbatoi... 122
3.2.8 Reti distributrici... 124
3.2.9 Opere d’arte particolari... 130
3.3 Irrigazione (S. Baratti, G. Massara) 3.3.1 Scopi e tipi di irrigazione ... 131
3.3.2 Qualità delle acque impiegate per l’irrigazione... 132
3.3.3 Il terreno ... 132
3.3.4 L’acqua nel terreno... 140
3.3.5 I consumi idrici delle colture ... 142
3.3.6 I parametri dell’irrigazione... 144
3.3.7 Metodi di irrigazione ... 147
3.3.8 Consegna e tariffazione dell’acqua irrigua... 150
3.3.9 Cenni sulle opere irrigue di adduzione ... 152
3.4 Fognatura urbana (M. Di Fidio, S. Fedeli) 3.4.1 La fognatura come sistema ... 152
3.4.2 Portata acque di tempo asciutto ... 153
3.4.3 Portata acque di pioggia ... 154
3.4.4 Calcolo idraulico della sezione... 163
3.4.5 Regolazione delle portate di pioggia ... 164
3.4.6 Scaricatori semplici ... 168
3.4.7 Vasche di pioggia ... 170 000-000 INDICE GENERALE Page 3 Friday, March 2, 2012 9:32 AM
3.4.8 Impianti di sollevamento... 173
3.4.9 Manufatti ordinari ... 176
3.4.10 Materiali ... 180
3.4.11 Nuovi sistemi di drenaggio urbano ... 184
3.5 Drenaggio del terreno e bonifica idraulica (S. Baratti) 3.5.1 Drenaggio artificiale. Definizione e scopi... 191
3.5.2 Studi e rilievi preliminari alla progettazione di un impianto di drenaggio ... 191
3.5.3 Determinazione della portata specifica da drenare ... 191
3.5.4 Distanza tra i dreni ... 192
3.5.5 Profondità dei dreni... 194
3.5.6 Caratteristiche dei dreni ... 195
3.5.7 Materiali ... 195
3.5.8 Posa in opera ... 196
3.5.9 Manutenzione e durata ... 197
3.5.10 Metodi di sistemazione superficiale dei terreno... 197
3.5.11 Bonifica idraulica. Definizione e scopi ... 197
3.5.12 Comprensorio di bonifica... 197
3.5.13 Bonifiche per colmata, bonifiche per prosciugamento... 198
3.5.14 Abbassamento dei terreni di bonifica... 199
3.5.15 Franco di coltivazione, franco di bonifica, franco di piena, zero di bonifica, zero di valle ... 199
3.5.16 Ricerche di carattere idrologico-pluviometrico; portate di massima piena... 200
3.5.17 Il coefficiente udometrico ... 200
3.5.18 Rete dei canali di bonifica ... 202
3.5.19 Impianti idrovori ... 203
3.5.20 Opere d’arte nei canali di bonifica ... 204
3.5.21 Metodi fisico-chimici per il miglioramento della struttura e della qualità dei terreno ... 204
3.5.22 Manutenzione meccanizzata dei canali di bonifica e di irrigazione... 205
3.5.23 Spurgo dei canali... 206
3.5.24 Diserbo dei canali... 206
3.5.25 Diserbo chimico ... 207
3.6 Trasporto solido negli alvei in materiale incoerente (E. Larcan, A. Paoletti) 3.6.1 Modalità dei trasporto solido... 208
3.6.2 Caratteristiche dei sedimenti non coesivi... 208
3.6.3 Inizio dei movimento ... 208
3.6.4 Forme di fondo ... 211
3.6.5 Scabrezza degli alvei in terra ... 213
3.6.6 Misura dei trasporto solido... 213
3.6.7 Trasporto solido di fondo ... 215
3.6.8 Trasporto in sospensione... 215
3.6.9 Progetto di alvei stabili... 216
3.7 Sistemazione dei bacini montani (G. Benini, V. D’Agostino) 3.7.1 Generalità ... 218
3.7.2 Sistemazione dei versanti ... 219
3.7.3 Correzione dei torrenti ... 222
3.7.4 Briglie... 225
3.8 Sistemazioni fluviali (A. Brath, U. Majone) 3.8.1 Arginature fluviali ... 230
3.8.2 Protezione delle sponde e delle scarpate arginali... 236
3.8.3 Opere di stabilizzazione dei fondo alveo ... 253
3.9 Traverse e scarichi di superficie (A. Marcello) 3.9.1 Opere di scarico – Organi di controllo ... 255
3.9.2 Traverse ... 264
3.9.3 Opere di presa... 267 000-000 INDICE GENERALE Page 4 Friday, March 2, 2012 9:32 AM
3.10 Dighe (A. Marcello)
3.10.1 Premessa ... 270
3.10.2 Pianificazione ... 270
3.10.3 Tipologia delle dighe – storia ed evoluzione... 271
3.10.4 Progettazione ... 277
3.10.5 Condizioni di carico ... 279
3.10.6 Il calcolo strutturale ... 281
3.10.7 Il monitoraggio ... 282
3.11 Impianti idroelettrici (A. Bianchi) 3.11.1 Salto ... 285
3.11.2 Portate e deflussi caratteristici... 285
3.11.3 Potenza ed energia ... 285
3.11.4 Piani di utilizzazione e determinazione degli elementi caratteristici degli impianti convenzionali... 286
3.11.5 Caratteristiche della richiesta ... 286
3.11.6 Ripartizione dei salti disponibili in un dato bacino ... 287
3.11.7 Indagini idrologiche e rappresentazioni grafiche ausiliarie... 287
3.11.8 Serbatoi stagionali: regolazione delle portate e delle potenze disponibili ... 288
3.11.9 Assegnazione della portata massima derivabile ... 290
3.11.10 Collocazione degli impianti in un sistema elettrico ... 290
3.11.11 Numero e potenza delle unità da installare in centrale... 291
3.11.12 Schemi tipici e parti degli impianti idroelettrici... 292
3.11.13 Opere di presa... 292
3.11.14 Canali e gallerie di derivazione ... 295
3.11.15 Vasca di carico ... 296
3.11.16 Vasca di oscillazione o pozzo piezometrico... 297
3.11.17 Condotte forzate ... 298
3.11.18 Organi di chiusura e di regolazione... 298
3.11.19 Centrale... 300
3.12 Impianti di accumulazione mediante pompaggio (A. Bianchi) 3.12.1 Criteri generali di dimensionamento ... 301
3.12.2 Problemi di installazione dei macchinario ... 302
3.12.3 Convenienza economica ... 302
3.13 Impianti mareomotori (A. Bianchi) 3.13.1 L’energia delle maree ... 303
3.13.2 Energia delle onde ... 307
3.13.3 Energia dal gradiente termico dei corpi d’acqua ... 312
4 COSTRUZIONI MARITTIME (L. Franco) 4.1 Idraulica marittima 4.1.1 Caratteristiche fisiche principali dell’ambiente marino ... 315
4.1.2 Correnti... 315
4.1.3 Livello del mare. Oscillazioni di lungo periodo ... 315
4.1.4 Moto ondoso ... 317
4.1.5 Misura ed analisi del moto ondoso reale ... 319
4.1.6 Regime dei venti e dei mari di un paraggio... 323
4.1.7 Previsione del moto ondoso... 324
4.1.8 Statistica delle onde estreme. Onda di progetto ... 328
4.1.9 Propagazione del moto ondoso sui bassi fondali... 331
4.1.10 Diffrazione del moto ondoso e penetrazione nei porti ... 335
4.1.11 Azioni esercitate dalle onde sulle strutture... 336
4.2 Regime e protezione dei litorali 4.2.1 Morfologia e sedimentologia... 346 000-000 INDICE GENERALE Page 5 Friday, March 2, 2012 9:32 AM
4.2.2 Dinamica delle spiagge ... 347
4.2.3 Interventi per la difesa dei litorali ... 350
4.3 Porti e opere marittime 4.3.1 Classificazione dei porti. Urbanistica portuale ... 354
4.3.2 Disposizione delle opere esterne dei porti... 355
4.3.3 Tipologie strutturali e modalità costruttive delle opere esterne dei porti. Dighe a gettata... 360
4.3.4 Opere a parete verticale... 362
4.3.5 Verifiche di stabilità delle dighe a cassoni... 366
4.3.6 Opere di difesa di tipo speciale ... 367
4.3.7 Disposizione delle opere interne dei porti... 368
4.3.8 Tipologie strutturali delle opere di accosto ... 369
4.3.9 Verifiche di stabilità dei muri di sponda ... 378
4.3.10 Destinazione ed arredamento dei terrapieni ... 380
4.3.11 Conche e canali marittimi, bacini di carenaggio ... 385
4.3.12 Scali d’alaggio e di costruzione ... 388
4.3.13 Dragaggi ... 388
4.3.14 Opere offshore... 389
4.3.15 Barriere mobili per la difesa dalle inondazioni marine ... 391
4.4 Legislazione sulle opere marittime 4.4.1 Classificazione dei porti e opere portuali ... 392
4.4.2 Opere di difesa costiera ... 393 000-000 INDICE GENERALE Page 6 Friday, March 2, 2012 9:32 AM
Sezione I Ingegneria chimica
1 OPERAZIONI E PROCESSI (M. Morbidelli, S. Carrà) 1.1 Principi generali
1.1.1 Introduzione... 1
1.1.2 Comportamento di stato dei fluidi ... 1
1.1.3 Equazioni di conservazione ... 6
1.2 Operazioni di separazione 1.2.1 Definizioni ... 14
1.2.2 Equilibri fisici in sistemi multifase... 16
1.2.3 Processo continuo di separazione ad uno stadio... 38
1.3 Operazioni di trasformazione chimica 1.3.1 Equilibri chimici in sistemi reagenti... 44
1.3.2 Cinetica delle reazioni chimiche ... 49
1.3.3 Reattori chimici omogenei ... 60
1.3.4 Sistemi multifase con reazione chimica ... 61
1.4 Dimensionamento di apparecchiature di separazione 1.4.1 Unità di separazione continue ... 73
1.4.2 Unità di separazione a stadi ... 75
2 ELETTROCHIMICA E TECNOLOGIE ELETTROCHIMICHE (B. Mazza, P. Pedeferri) 2.1 Conduttori elettrolitici 2.1.1 Generalità ... 87
2.2 Sistemi elettrochimici 2.2.1 Definizioni ... 91
2.2.2 Aspetti stechiometrici dei processi elettrochimici... 91
2.2.3 Effetti termodinamici dei processi elettrochimici ... 96
2.2.4 Cinetica dei fenomeni elettrochimici... 100
2.2.5 Sovratensioni elettrodiche ... 101
2.2.6 Sovratensioni di concentrazione... 104
2.2.7 Fenomeni di passivazione e condizioni di passività... 105
2.3 Industrie elettrochimiche ed elettrometallurgiche 2.3.1 Principali applicazioni elettrochimiche ... 105
2.3.2 Celle elettrolitiche industriali ... 106
2.3.3 Principali dati interessanti l’estrazione e la raffinazione elettrolitica di alcuni metalli... 107
2.3.4 Principali dati interessanti la produzione elettrochimica di cloro e soda ... 108
3 CORROSIONE E PROTEZIONE DEI MATERIALI METALLICI (B. Mazza, P. Pedeferri) 3.1 Generalità 3.1.1 Definizioni ... 110
3.1.2 Aspetti stechiometrici ... 110
3.1.3 Aspetti termodinamici ... 110
3.1.4 Aspetti cinetici... 111
3.2 Metodi di prevenzione e protezione 3.2.1 Generalità ... 114
3.2.2 Rivestimenti... 114
3.2.3 Inibitori ... 117 000-000_INDICE GENERALE Page 1 Friday, March 2, 2012 9:47 AM
3.2.4 Protezione elettrica ... 119
3.3 Forme di corrosione 3.3.1 Definizioni... 122
3.3.2 Corrosione uniforme ... 123
3.3.3 Vaiolatura («pitting») ... 124
3.3.4 Corrosione in fessura... 125
3.3.5 Corrosione per contatto galvanico... 125
3.3.6 Corrosione sotto sforzo (tensocorrosione) ... 126
3.3.7 Corrosione-fatica ... 127
3.3.8 Corrosione-erosione ... 127
3.3.9 Attacco selettivo... 127
3.3.10 Corrosione per correnti disperse ... 128
3.3.11 Prevenzione in sede di progetto, costruzione e conduzione degli impianti ... 128
4 GALVANOSTEGIA (B. Mazza, G. Salvago) 4.1 Generalità 4.1.1 Definizioni... 135
4.2 Pretrattamenti 4.2.1 Generalità ... 136
4.2.2 Sgrassaggio... 136
4.2.3 Rimozione degli ossidi ... 136
4.2.4 Attivazione ... 138
4.3 Elettrodeposizione di metalli 4.3.1 Generalità ... 138
4.3.2 Compatibilità... 141
4.3.3 Elettrodeposizione con corrente modulata ... 142
4.3.4 Elettrodeposizione con inerti... 142
4.3.5 Elettrodeposizione da sali fusi o da solventi non acquosi ... 142
4.3.6 Elettrodeposizione di leghe ... 143
4.3.7 Alligazione per elettrodeposizione... 144
4.3.8 Postrattamenti... 144
5 INQUINAMENTO E CHEMODINAMICA (S. Carrà) 5.1 Moti ambientali di specie chimiche 5.1.1 Generalità ... 145
5.2 Analisi dell’influenza di moti ambientali sui processi di inquinamento 5.2.1 Dispersioni intrafasiche di inquinanti ... 147
5.2.2 Riaereazione di correnti naturali ... 149
6 INDUSTRIA CHIMICA DI BASE (A. Giarrusso, L. Porri) 6.1 Principali processi produttivi 6.1.1 Acetaldeide... 152
6.1.2 Acetato di cellulosa ... 152
6.1.3 Acetato di etile ... 153
6.1.4 Acetato di vinile ... 153
6.1.5 Acetilene... 155
6.1.6 Acetoncianidrina ... 156
6.1.7 Acetone... 156
6.1.8 Acido acetico... 156
6.1.9 Acido adipico ... 157
6.1.10 Acido cianidrico ... 157
6.1.11 Acido cloridrico... 157
6.1.12 Acido fosforico... 158
6.1.13 Acido nitrico... 158 000-000_INDICE GENERALE Page 2 Friday, March 2, 2012 9:47 AM
6.1.14 Acido solforico ... 159
6.1.15 Acqua ossigenata ... 161
6.1.16 Acrilato di metile ... 162
6.1.17 Acrilonitrile ... 163
6.1.18 Acroleina ... 163
6.1.19 Adipato di esametilendiammina ... 163
6.1.20 Alcoli ... 163
6.1.21 Alcool etilico ... 164
6.1.22 Aldeidi ... 165
6.1.23 Allumina ... 165
6.1.24 Alluminio... 166
6.1.25 Ammoniaca... 167
6.1.26 Anidride acetica... 169
6.1.27 Anidride ftalica ... 170
6.1.28 Anidride maleica ... 171
6.1.29 Anilina ... 171
6.1.30 Benzene ... 171
6.1.31 Betanaftolo ... 172
6.1.32 Butadiene ... 173
6.1.33 Butanolo normale ... 173
6.1.34 Butanolo secondario ... 174
6.1.35 Caprolattame... 175
6.1.36 Cicloesano ... 175
6.1.37 Cloro ... 176
6.1.38 Clorobenzene ... 177
6.1.39 Cloroformio ... 177
6.1.40 Clorometani ... 177
6.1.41 Cloroprene ... 178
6.1.42 Cloruro di alluminio ... 178
6.1.43 Cloruro di etile... 179
6.1.44 Cloruro di metile... 179
6.1.45 Cloruro di metilene... 180
6.1.46 Cloruro di vinile ... 180
6.1.47 Criolite ... 181
6.1.48 Dibromoetano ... 181
6.1.49 Dicloroetano ... 181
6.1.50 Dimetiltereftalato... 182
6.1.51 Esametilendiammina ... 183
6.1.52 Etanolammine... 183
6.1.53 Etilene... 183
6.1.54 Fenolo ... 184
6.1.55 Fertilizzanti... 186
6.1.56 Fertilizzanti complessi... 187
6.1.57 Fertilizzanti potassici... 188
6.1.58 Formaldeide ... 189
6.1.59 Fosgene... 190
6.1.60 Glicerina ... 190
6.1.61 Glicole etilenico... 191
6.1.62 Isoprene ... 191
6.1.63 Isopropanolo ... 192
6.1.64 Melamina ... 193
6.1.65 Metacrilato di metile... 193
6.1.66 Metanolo... 194 000-000_INDICE GENERALE Page 3 Friday, March 2, 2012 9:47 AM
6.1.67 Metiletilchetone... 194
6.1.68 Naftalina ... 195
6.1.69 Nitrato ammonico... 195
6.1.70 Nitrobenzene ... 196
6.1.71 Ossido di etilene ... 197
6.1.72 Ossido di propilene... 198
6.1.73 Ossido di titanio ... 198
6.1.74 Pentaeritrite ... 200
6.1.75 Perborato di sodio... 200
6.1.76 Piombotetraetile ... 201
6.1.77 Resorcina... 202
6.1.78 Silicati di sodio... 202
6.1.79 Soda caustica ... 203
6.1.80 Soda Solvay... 204
6.1.81 Solfato ammonico ... 205
6.1.82 Solfuro di carbonio... 205
6.1.83 Stirene... 206
6.1.84 Superfosfati ... 206
6.1.85 Tetracloroetilene... 207
6.1.86 Tetracloruro di carbonio... 208
6.1.87 Tricloroetilene ... 208
6.1.88 Tripolifosfato sodico ... 209
6.1.89 Urea ... 209 000-000_INDICE GENERALE Page 4 Friday, March 2, 2012 9:47 AM
