Rapporto Annuale 2014 - Didattica PoliTo

COLLEGIO DI INGEGNERIA ELETTRICA
c/o Dipartimento Energia del Politecnico di Torino
C.so Duca degli Abruzzi, 24 - 10129 Torino
Tel. + 39 0110907114 Fax + 390110907199
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Corso di Laurea Magistrale
in Ingegneria Elettrica
Rapporto Annuale 2014
riferito all’anno accademico 2013/14
SOMMARIO Presentazione ..................................................................................................................................................................... 2 Un po’ di storia… ................................................................................................................................................................ 4 Definizioni e note generali .................................................................................................................................................. 5 Crediti formativi universitari: CFU ed ECTS .................................................................................................................... 5 Acronimi dei Dipartimenti indicati nel Rapporto ........................................................................................................... 5 Riferimenti al sito web di Ateneo ................................................................................................................................... 5 Accompagnamento al lavoro ......................................................................................................................................... 6 L’organizzazione della didattica per l’Ingegneria Elettrica ................................................................................................. 7 Collegio di Ingegneria Elettrica ...................................................................................................................................... 7 Ruoli e Commissioni del Collegio di Ingegneria Elettrica ............................................................................................... 7 Chi è il laureato magistrale in ingegneria elettrica? ........................................................................................................... 8 Una figura chiaramente identificata .............................................................................................................................. 8 Dati generali .................................................................................................................................................................. 8 Numero di laureati occupati .......................................................................................................................................... 9 Tempi di ingresso nel mercato del lavoro ...................................................................................................................... 9 I profili professionali .................................................................................................................................................... 10 Il percorso formativo e gli insegnamenti .......................................................................................................................... 12 Le aree di apprendimento ............................................................................................................................................ 12 Il piano degli studi ........................................................................................................................................................ 13 Le tesi di laurea e i laureati ............................................................................................................................................... 14 Numero di laureati e voti di laurea .............................................................................................................................. 14 Titoli delle tesi di laurea ............................................................................................................................................... 15 I rapporti internazionali .................................................................................................................................................... 16 Risultati salienti (best practices) ....................................................................................................................................... 17 Le opinioni degli studenti ................................................................................................................................................. 18 I programmi degli insegnamenti ....................................................................................................................................... 19 03AFINC Azionamenti elettrici ............................................................................................................................... 20 01NKXNC Controllo digitale di convertitori e azionamenti ..................................................................................... 21 01IJFNC Conversione statica ................................................................................................................................. 22 14ALPNC Costruzione di macchine ......................................................................................................................... 23 01APPNC Distribuzione e utilizzazione dell'energia elettrica .................................................................................. 24 01NKWNC Economia e gestione competitiva dei sistemi elettrici ............................................................................ 25 01NKUNC Elettromagnetismo applicato .................................................................................................................. 26 04KBHNC Impianti idroelettrici ............................................................................................................................... 27 03EOONC Macchine elettriche II .............................................................................................................................. 28 04ETBNC Progettazione di impianti elettrici ........................................................................................................... 29 01NTONC Propulsione di veicoli elettrici e ibridi ..................................................................................................... 30 01NKVNC Sistemi elettrici di potenza ...................................................................................................................... 31 12CINNC Sistemi energetici .................................................................................................................................... 32 22EBHNC Tesi .......................................................................................................................................................... 33 34CWHNC Tirocinio ................................................................................................................................................... 34 02ODKNC Valutazione e gestione del rischio nell'industria e nei cantieri ............................................................... 35 3
Un po’ di storia… Lo studio delle discipline elettriche risale alla fine del XIX secolo. A Torino spetta l'onore di essere stata la prima Scuola di Elettrotecnica in Italia, grazie a Galileo Ferraris, che la inaugurò nel 1889 presso il Regio Museo Industriale Italiano. Da allora l'ingegneria elettrica ha subito costanti aggiornamenti, accompagnando le grandi evoluzioni tecnologiche. Nelle Università (e in particolare al Politecnico di Torino) l'Elettrotecnica è stata presente come sezione dell'Ingegneria Industriale (con le sezioni di Meccanica e Chimica), per diventare (1960) poi un corso di studio autonomo dedicato alle cosiddette ‘correnti forti', mentre le ‘correnti deboli' hanno trovato la loro sistemazione nei corsi di Elettronica. Il Corso di Laurea in Ingegneria Elettrotecnica nasce con il DPR 31.1. 1960 n. 53. Sin dall'inizio il Corso di Laurea in Ingegneria Elettrotecnica si caratterizza per la sua interdisciplinarietà, con una formazione orientata alle applicazioni industriali e professionali. Negli anni Settanta e Ottanta l'Ingegneria Elettrotecnica è articolata negli indirizzi Automatica, Elettrotecnica industriale, Macchine elettriche e Impianti elettrici (con relativi sotto-­‐indirizzi). Nei contenuti degli insegnamenti vengono introdotti l'elettronica di potenza (dalla metà degli anni Settanta), gli azionamenti di motori elettrici, il calcolo automatico delle reti elettriche di potenza, il controllo di macchine elettriche e sistemi elettrici, e la progettazione assistita dal calcolatore di componenti e impianti elettrici (dalla metà degli anni Ottanta). Il Corso di Laurea quinquennale in Ingegneria Elettrotecnica viene aggiornato in Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica dal DPR 20.5.1989 (G.U. 10 agosto 1989, n. 186). Nello stesso DPR, le norme finali e transitorie (art. 7) sanciscono la corrispondenza tra le due denominazioni. Il Consiglio di Corso di Laurea del 19.1.1990 introduce gli indirizzi Energia e Automazione (con relativi orientamenti). Negli anni Novanta i contenuti degli insegnamenti vengono aggiornati prendendo in esame il controllo di tutte le moderne macchine in corrente alternata (brushless, induzione, riluttanza, motori a magneti interni), integrando l'elettronica di potenza nella più ampia visione della conversione dell'energia, ed estendendo gli aspetti sulla dinamica delle macchine elettriche e dei sistemi elettrici di potenza. Fino al 1999 il Corso di Studi in Ingegneria Elettrica ha durata quinquennale. Con la riforma europea di Bologna, il DM 509/1999 del Ministero dell'università e della ricerca scientifica e tecnologica introduce il cosiddetto percorso "3+2". Il percorso biennale (Laurea Specialistica) viene attivato presso la sede di Torino. La suddivisione negli indirizzi Energia e Automazione viene progressivamente ridotta, fino alla loro eliminazione. Nei contenuti degli insegnamenti compaiono temi di qualità del servizio elettrico e compatibilità elettromagnetica, economia dei sistemi elettrici e mercato elettrico, generazione distribuita interconnessa in rete, controllo dei processi energetici che utilizzano l'energia elettrica, analisi e controllo dei motori in corrente alternata a magneti interni. Vengono anche stabiliti vari accordi internazionali per la mobilità di docenti e studenti con vari atenei, in particolare europei e sudamericani. La struttura attuale dei Corsi di Laurea e di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettrica viene attivata per la prima volta nell’anno accademico 2010/2011, in applicazione del DM 270/04. Il Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica (triennale) appartiene alla classe L-­‐9 (Ingegneria industriale). Il percorso formativo, strutturato senza indirizzi né orientamenti, conserva la sua connotazione interdisciplinare, con insegnamenti della base scientifica e ingegneristica riferiti all’ambito dell'ingegneria industriale, completati da insegnamenti specifici per le applicazioni dell’elettricità. Le materie caratterizzanti riguardano i fondamenti dell'elettrotecnica, le macchine elettriche, le misure elettriche, gli azionamenti elettrici, l'elettronica di potenza, la sicurezza elettrica e gli impianti elettrici. Il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettrica (biennale) appartiene alla classe LM-­‐28 (Ingegneria elettrica). Il percorso formativo non ha indirizzi né orientamenti. Vengono ampliati i contenuti riguardanti conversione, gestione e controllo dell'energia elettrica, utilizzazione delle fonti rinnovabili, automazione delle reti elettriche (smart grid), controllo digitale degli azionamenti elettrici, domotica e veicoli elettrici. 4
Definizioni e note generali Crediti formativi universitari: CFU ed ECTS Il D.M. 509/99 ha definito come credito formativo universitario (CFU), “la misura del volume di lavoro di apprendimento, compreso lo studio individuale, richiesto a uno studente in possesso di adeguata preparazione iniziale per l'acquisizione di conoscenze e abilità nelle attività formative previste dagli ordinamenti didattici dei corsi di studio”. Un CFU corrisponde a 25 ore di lavoro da parte dello studente. Come esempio, un insegnamento da 10 CFU richiede allo studente un impegno medio di 250 ore, delle quali circa 100 ore di didattica assistita (lezioni, esercitazioni e laboratori) e le rimanenti 150 ore di attività autonoma di preparazione. Anche le attività di tesi e tirocinio sono valutate in CFU. Il D.M. 270/04 ha confermato l’impiego dei CFU nell’attuale organizzazione della didattica universitaria. Sommando i crediti riferiti alle varie attività si ottiene il carico didattico complessivo dello studente. Per conseguire il titolo di laurea magistrale lo studente deve aver acquisito un minimo di 120 CFU con attività stabilite nel carico didattico. Un CFU corrisponde esattamente a un credito europeo ECTS (European Credit Transfer and Accumulation System) utilizzato per la mobilità internazionale, per la conversione delle attività formative svolte in diversi Paesi. Acronimi dei Dipartimenti indicati nel Rapporto acronimo DIATI DISAT DENERG nome Dipartimento Dipartimento di Ingegneria dell'Ambiente, del Territorio e delle Infrastrutture Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia Dipartimento Energia sito web http://www.diati.polito.it/?lang=it http://www.disat.polito.it/it/ http://www.polito.it/ricerca/dipartimenti/denerg/ Riferimenti al sito web di Ateneo -­‐ Collegio di Ingegneria Elettrica: https://didattica.polito.it/pls/portal30/sviluppo.scheda_collegio.html?c=CL004 -­‐ Corso di Studi in Ingegneria Elettrica: https://didattica.polito.it/laurea_magistrale/ingegneria_elettrica/it/presentazione -­‐ Comitato Paritetico per la Didattica (CPD): http://www.cpd.polito.it/ -­‐ Piano di studi: https://didattica.polito.it/pls/portal30/gap.a_mds.espandi2?p_sdu=32&p_cds=35&p_header=&p_lang=IT&p_a_acc=2
013 -­‐ Dati sul percorso degli studi: https://didattica.polito.it/pls/portal30/sviluppo.vis_aiq.visualizza?sducds=32035&p_a_acc=2013&tab=D1 -­‐ Scheda Unica Annuale del Corso di Studi (SUA-­‐CdS): https://didattica.polito.it/pls/portal30/sviluppo.vis_aiq_2013.visualizza?sducds=32035&tab=0&p_a_acc=2013 -­‐ Efficacia del processo formativo percepita degli studenti: https://didattica.polito.it/pls/portal30/sviluppo.vis_aiq.visualizza?sducds=32035&p_a_acc=2013&tab=D2 5
Accompagnamento al lavoro Il Politecnico di Torino gestisce in modo centralizzato, tramite l'ufficio Stage&job, tutte le attività di raccordo tra gli studenti dell'Ateneo ed il mondo imprenditoriale. In questo ambito sono attivi i programmi di accompagnamento al lavoro i cui dettagli sono illustrati e disponibili sul sito http://stagejob.polito.it/. I servizi al mercato del lavoro comprendono: • l'incrocio domanda/offerta; • una consulenza qualificata per l'analisi della domanda; • il recruiting dei candidati in possesso dei profili professionali richiesti; • il supporto e la consulenza nelle strategie di promozione del brand aziendale; • lo sviluppo di percorsi formativi personalizzati di orientamento al lavoro; • la gestione delle procedure di attivazione dei tirocini. L'Ateneo fornisce un servizio di supporto alle aziende e agli studenti/laureati al fine di favorire l'incontro tra la domanda e l'offerta di lavoro attraverso l'organizzazione di: • Career Counseling, una iniziativa nata per offrire ai laureati e laureandi l'opportunità di sviluppare le competenze necessarie per aumentare le opportunità di impiego attraverso colloqui individuali su appuntamento; • eventi di Recruiting, giornate dedicate all'incontro tra studenti e aziende interessate a conoscere nuovi talenti; • Career Day: una giornata -­‐ inserita nella settimana di orientamento "Orientati al futuro" -­‐ finalizzata a promuovere le opportunità di lavoro riservate agli studenti e ai laureati del Politecnico di Torino in aree-­‐colloquio dove gli studenti possono incontrare direttamente i referenti delle aziende partecipanti; • "Dal Poli in poi", cicli di incontri diretti ai laureandi con l'obiettivo di prepararli ad affrontare il passaggio università/lavoro e di supportare le aziende nella formazione dei laureati sulle soft skills; • iniziative specifiche su gruppi di studenti che hanno iniziato a studiare nello stesso anno (coorti): grazie al finanziamento di progetti di Ateneo da parte della Regione Piemonte e del Ministero del Lavoro e delle Politiche Sociali, sono stati attivati specifici strumenti di politica attiva rivolti ai dottori di ricerca finalizzati da un lato a coglierne, tramite colloqui individuali e assessment center, le aspettative rispetto al mercato del lavoro, dall'altro a stimolarne le capacità di ricerca e selezione di una occupazione, in una logica che conduca ad implementare l'occupabilità delle alte professionalità in uscita dall'Ateneo e la conoscenza da parte del sistema imprese di profili ad elevata qualificazione. Riferimento: Scheda Unica di Ateneo – Servizi di contesto https://didattica.polito.it/pls/portal30/sviluppo.vis_aiq_2013.visualizza?sducds=32035&p_a_acc=2015&tab=B5 6
L’organizzazione della didattica per l’Ingegneria Elettrica Collegio di Ingegneria Elettrica Il Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettrica del Politecnico di Torino è gestito dal Collegio di Ingegneria Elettrica, afferente al Dipartimento Energia (DENERG). Il Collegio di Ingegneria Elettrica opera attraverso un insieme di Commissioni istituite per trattare diversi aspetti organizzativi. Il sito di riferimento (aggiornato all’anno accademico in corso) è: https://didattica.polito.it/pls/portal30/sviluppo.scheda_collegio.html?c=CL004 I ruoli e la composizione delle Commissioni per l’anno accademico 2013/14 sono indicati nel seguito. Ruoli e Commissioni del Collegio di Ingegneria Elettrica Coordinatore: Vice-­‐Coordinatore: Segretario: Commissione Accreditamento Docenti-­‐Studenti Gianfranco Chicco Roberto Napoli Andrea Cavagnino Composizione/Docente di riferimento Radu Bojoi (coordinatore), Gianfranco Chicco, Luca Goglio Alfredo Vagati (coordinatore), Gianfranco Chicco, Maurizio Repetto, Francesco Antonino Raffa, tutti i rappresentanti degli studenti nel Collegio di Ingegneria Elettrica. Eric Giacomo Armando (coordinatore), Paolo Di Leo, Michele Tartaglia, Daniele Mazza Gian-­‐Mario Pellegrino (coordinatore), Roberto Napoli Federico Piglione (con riferimento al Dipartimento Energia) Gianfranco Chicco (coordinatore), Radu Bojoi, Mario Chiampi, Caterina Cumino Filippo Spertino (coordinatore), Marco Codegone, Gianmario Pellegrino Michele Tartaglia (coordinatore), Radu Bojoi, Roberto Napoli Michele Pastorelli Antonino Fratta (coordinatore), Mario Lazzari Enrico Carpaneto (coordinatore), Paolo Guglielmi, Mario Lazzari Laboratori didattici Mobilità internazionale Orari Organizzazione didattica Orientamento, comunicazione e immagine Rapporti con il mondo del lavoro Responsabile appelli Tirocini Valutazione carriere studenti 7
Chi è il laureato magistrale in ingegneria elettrica? Una figura chiaramente identificata Il corso di laurea magistrale in Ingegneria Elettrica fornisce una preparazione multi-­‐disciplinare fondata sulle basi dell'ingegneria industriale. Il laureato magistrale in Ingegneria Elettrica si occupa di studiare, progettare, realizzare e gestire sistemi e componenti per la produzione, trasmissione, distribuzione, conversione e utilizzazione dell'energia elettrica. Il percorso formativo è strutturato in modo da fornire al laureato magistrale una visione completa delle applicazioni elettriche riguardanti l'energia e l'automazione industriale, garantendogli la consapevolezza di poter operare sia impiegando tecnologie e soluzioni consolidate, sia gestendo l'innovazione a livello di componenti, impianti e sistemi elettrici, anche facenti parte di strutture complesse la cui trattazione richiede di interagire con altri settori dell'ingegneria. Il laureato magistrale in Ingegneria elettrica è una figura chiaramente identificata che possiede competenze esclusive nella progettazione di componenti, apparecchiature, impianti e sistemi elettrici per l'energia e l'automazione industriale, e può provvedere autonomamente all'aggiornamento delle proprie conoscenze sia nel settore elettrico, sia in altri settori ingegneristici e gestionali. Per questo motivo può trovare opportunità diversificate nel mercato del lavoro. Dati generali I dati riportati iniziano dall’anno accademico 2010/2011, nel quale è iniziato il percorso formativo previsto dal DM 270/04. Alcuni dati sono presentati sia in valori assoluti, sia in percentuale, per poter rilevare che alcune variazioni nei valori percentuali corrispondono in realtà a poche unità in termini assoluti. 1. Iscritti al corso di studio Anno Accademico Iscritti al primo anno Iscritti ad anni successivi al primo Totale iscritti 2010/11 34 0 34 2011/12 56 32 88 2012/13 64 78 142 2013/14 63 119 182 2. Immatricolati al corso di studio distinti per genere Anno Accademico Maschi Femmine Totale immatricolati 2010/11 33 (97%) 1 (3%) 34 (100%) 2011/12 51 (91%) 5 (9%) 56 (100%) 2012/13 62 (97%) 2 (3%) 64 (100%) 2013/14 60 (95%) 3 (5%) 63 (100%) 3. Durata del percorso di studi dei 37 laureati magistrali nell’anno 2014 Durata Numero studenti 2 anni 8 (21.6%) 3 anni 24 (64.9%) 4 anni 5 (13.5%) 8
Numero di laureati occupati Il numero di occupati è stato identificato dai risultati dell’indagine effettuata nell’anno 2014 (http://statistiche.almalaurea.it/universita/statistiche/trasparenza?codicione=0010207302900002#occupazione) Il valore percentuale (tasso di occupazione) riguarda tutti i laureati (laurea specialistica e magistrale) che dichiarano di svolgere un’attività retribuita. Si nota che a 3 e 5 anni dalla laurea il 100% dei laureati intervistati risulta occupato, mentre un laureato tra gli intervistati è risultato non occupato al momento dell’indagine dopo 1 anno dalla laurea. Anni dopo la laurea 1 anno 3 anni 5 anni Ingegneria Elettrica numero di intervistati numero di occupati 24 23 20 20 12 21 numero di laureati 29 25 15 percentuale 95.8% 100% 100% totale Politecnico di Torino percentuale 82.6% 93.2% 93.0% Guadagno medio dei laureati
Dai dati disponibili si nota come il guadagno medio dei laureati ad un anno sia del 20% superiore al guadagno medio dei laureati dell’Ateneo. Nel tempo questa percentuale si riduce, rimanendo comunque positiva, quindi con guadagno superiore ai valori riferiti ai laureati dell’Ateneo. Di quanto il guadagno medio dei laureati magistrali in Ingegneria Elettrica supera quello dei laureati del Politecnico di Torino? Laureati a 1 anno +20% Laureati a 3 anni +12.5% Laureati a 5 anni +7% Tempi di ingresso nel mercato del lavoro I dati disponibili riguardanti i tempi di ingresso nel mercato del lavoro sono riferiti all’indagine effettuata nel 2011 ad 1 anno dalla laurea (https://didattica.polito.it/pls/portal30/sviluppo.vis_aiq.visualizza?sducds=32035&p_a_acc=2013&tab=D3), con 24 intervistati su 25 laureati. Occupati: tempi di ingresso nel mercato del lavoro (valori medi) Tempo dalla laurea all'inizio della ricerca del primo lavoro 0.6 mesi Tempo dall'inizio della ricerca al reperimento del primo lavoro 1.8 mesi Tempo dalla laurea al reperimento del primo lavoro 2.1 mesi Per il collettivo indagato sono inoltre disponibili le seguenti informazioni: Età media alla laurea 25.7 anni Voto medio di laurea 104.2 / 110 Durata media degli studi 2.6 anni 9
I profili professionali Gli obiettivi formativi specifici del Corso di Studi e gli sbocchi occupazionali e professionali previsti per i laureati sono indicati nella Scheda Unica di Ateneo. Le relative informazioni sono riportate nel seguito.
Il profilo professionale che il Principali funzioni e competenze della figura professionale Corso di Studi intende formare LIBERO PROFESSIONISTA (INGEGNERE, SEZIONE A) Il laureato magistrale che supera l’apposito esame di Stato può iscriversi all’Albo degli Ingegneri nella sezione A. Le competenze dell’ingegnere nella sezione A sono stabilite dal DPR 328/2001, pubblicato nel Supplemento ordinario alla Gazzetta Ufficiale, n. 190 del 17 agosto 2001 -­‐ Serie generale, nel quale le attività professionali previste implicano l’uso di metodologie avanzate, innovative o sperimentali nella progettazione, direzione lavori, stima e collaudo di strutture, sistemi e processi complessi o innovativi. In particolare, il laureato magistrale in ingegneria elettrica trova collocazione preferibilmente nel settore “ingegneria industriale”, le cui attività riguardano: “la pianificazione, la progettazione, lo sviluppo, la direzione lavori, la stima, il collaudo, la gestione, la valutazione di impatto ambientale di macchine, impianti industriali, di impianti per la produzione, trasformazione e la distribuzione dell’energia, di sistemi e processi industriali e tecnologici, di apparati e di strumentazioni per la diagnostica e per la terapia medico-­‐
chirurgica.” Le competenze prevalenti riguardano la conoscenza dei principi di funzionamento dei componenti e della struttura degli impianti e dei sistemi industriali, la conoscenza approfondita dei principi di sicurezza nelle applicazioni elettriche e delle relative fonti legislative e normative, la capacità di eseguire prove e collaudi su componenti e impianti elettrici, la capacità di predisporre relazioni tecniche e documentazione progettuale, la capacità di interagire con ingegneri, con diversi operatori dei settori industriale e commerciale, con vari soggetti dell’amministrazione pubblica e con i committenti. ESPERTO NELLA PROGETTAZIONE DI MACCHINE E DISPOSITIVI ELETTROMECCANICI Il laureato magistrale è in grado di svolgere o coordinare attività di progettazione di macchine elettriche e dispositivi elettromeccanici anche innovativi, nelle quali può essere richiesto lo sviluppo o l’impiego di codici numerici dedicati, conoscendone le potenzialità ed i limiti di applicazione. Le competenze prevalenti riguardano la conoscenza della struttura e del funzionamento delle macchine e dei dispositivi elettromeccanici in condizioni normali e a seguito di anomalie, la conoscenza delle proprietà meccaniche dei materiali, la conoscenza dei concetti basilari della progettazione assistita dal calcolatore, la capacità di effettuare misure di grandezze elettriche e di caratterizzare i parametri e le prestazioni delle apparecchiature elettromeccaniche. ESPERTO NELLA Il laureato magistrale può svolgere attività, anche nel coordinamento di gruppi di lavoro, PROGETTAZIONE INTEGRATA DI nell’ambito della progettazione integrata di impianti elettrici e di altri impianti tecnologici in IMPIANTI ELETTRICI strutture di qualsiasi tipo e dimensione operanti nei settori industriale, commerciale, dei trasporti e delle infrastrutture civili, e in studi di progettazione integrata multifunzionale nei quali opera in sinergia con esperti aventi competenze diverse. Il laureato magistrale possiede le conoscenze per assumere responsabilità nell’ambito della sicurezza. Può seguire corsi di perfezionamento, qualora non facenti parte delle scelte effettuate nel percorso formativo, per acquisire la qualifica di responsabile della sicurezza ai fini della legislazione vigente. Le competenze prevalenti riguardano la conoscenza dei componenti impiegati per il funzionamento e la protezione degli impianti elettrici, la conoscenza dei criteri di progetto di impianti elettrici per il trasporto e l’utilizzazione dell’energia elettrica, la conoscenza dei concetti di sicurezza degli impianti industriali, la capacità di organizzare e dirigere attività di gruppi di lavoro anche interdisciplinari, la capacità di interagire con personale tecnico e amministrativo ed eventualmente con i committenti. ESPERTO NELLA GESTIONE DI RETI E SISTEMI ELETTRICI ED ENERGETICI 10
Il laureato magistrale può svolgere attività di analisi, progetto e gestione di reti elettriche e sistemi per la produzione, la trasmissione, la distribuzione e l’utilizzazione dell’energia elettrica anche combinata con altri vettori energetici. Può operare efficacemente con compiti di responsabilità in strutture operative quali i centri di controllo del sistema elettrico di trasmissione nazionale o internazionale, nella pianificazione, programmazione e gestione di sistemi complessi, nell’identificazione di strategie di gestione ottimali dei sistemi elettroenergetici anche in presenza di informazioni incomplete o incerte e di vincoli tecnici, economici, ambientali e di organizzazione del lavoro. Può operare in ruoli di pianificazione, direzione tecnica, gestione e coordinamento in compagnie elettriche ed energetiche e società commerciali per la gestione del servizio elettrico. Può svolgere mansioni di responsabile dell’energia nelle strutture in cui tale figura è prevista dalla legislazione. Le competenze specifiche prevalenti riguardano la conoscenza del funzionamento, in condizioni normali e anomale, dell’intera filiera di produzione, trasmissione, distribuzione e utilizzazione dell’energia elettrica, anche in produzione combinata con altre forme di energia. Tali conoscenze determinano la capacità di gestire sistemi elettroenergetici che impiegano fonti di energia primaria fossili o rinnovabili, e di analizzare e risolvere problemi riguardanti la gestione della domanda e l’uso razionale dell’energia nei settori civile, industriale e del terziario. ESPERTO NELLA PROGETTAZIONE DI SISTEMI DI CONVERSIONE DELL’ENERGIA E CONTROLLO DEL MOTO Il laureato magistrale può condurre attività di esperto nella progettazione e realizzazione di sistemi di conversione dell’energia, avvalendosi delle competenze nella scelta delle strutture di conversione, dei componenti e degli schemi di controllo appropriati. Può inoltre condurre attività di esperto nella progettazione e realizzazione di azionamenti che impiegano componenti elettrici, incluse applicazioni innovative, applicando le proprie competenze nella scelta dei materiali, dei componenti, dei sensori e trasduttori, degli schemi di controllo, eseguendo o coordinando la programmazione dei sistemi di controllo, provvedendo alle operazioni di collaudo, verificando la sicurezza, la qualità e l’affidabilità delle realizzazioni, codificando e applicando le procedure di manutenzione. ESPERTO TECNICO-­‐
COMMERCIALE Il laureato magistrale in ingegneria elettrica può svolgere attività di esperto di prodotti e servizi tecnico-­‐commerciali presso aziende nazionali o multinazionali produttrici di componenti e apparecchiature elettriche, oppure che svolgono attività di consulenza industriale per realizzazioni impiantistiche e di sistema anche complesse, con riferimento ai costi, all’affidabilità, ai consumi e alle interazioni con i mercati energetici. Il laureato magistrale possiede le competenze per aggiornarsi sulle caratteristiche dei prodotti anche con tecnologie innovative, per proporre e discutere con i clienti diverse soluzioni impiantistiche, e per interagire con gli operatori commerciali e con le entità preposte a conferire autorizzazioni ed effettuare collaudi, controlli e verifiche. ESPERTO NELLA RICERCA APPLICATA E NELLO SVILUPPO INDUSTRIALE Il laureato magistrale possiede le conoscenze e competenze per svolgere attività come esperto nella ricerca applicata presso aziende e laboratori di ricerca. Le competenze prevalenti riguardano le capacità applicative nella modellizzazione, caratterizzazione e simulazione di componenti e sistemi elettrici anche integrati in sistemi complessi. Il laureato magistrale è in grado di applicare le normative e le procedure per valutare la rispondenza di componenti e sistemi ai requisiti di funzionalità e qualità. Può inoltre assumere responsabilità di coordinamento di attività di ricerca e sviluppo industriale riguardanti applicazioni innovative per sistemi elettromeccanici ed elettroenergetici anche complessi, e svolgere mansioni di responsabile di laboratori. Il laureato magistrale può operare come collaboratore di ricerca in strutture universitarie o centri di ricerca nazionali e internazionali, e può partecipare alle valutazioni comparative per l’ingresso nei ruoli universitari. Può partecipare a sperimentazioni, attività di analisi di componenti o sistemi e realizzazioni prototipali utilizzando programmi di calcolo e strumentazione di laboratorio avanzati. Il laureato magistrale può contribuire alla ricerca scientifica collaborando alle relative pubblicazioni o brevetti. Possiede inoltre le conoscenze di base per affinare gli strumenti e le metodologie di ricerca in settori specifici frequentando corsi di dottorato di ricerca o master post-­‐
laurea. ESPERTO DELLE ATTIVITA’ TECNICHE NELLA PUBBLICA AMMINISTRAZIONE Il laureato magistrale può svolgere funzioni di esperto dei servizi elettrici ed energetici presso enti pubblici o a partecipazione pubblica, in ruoli tecnici o gestionali. Le funzioni possono comprendere il coordinamento di attività di servizio, la responsabilità nella predisposizione di documentazione tecnico-­‐economica per richieste di autorizzazioni, rapporti sul funzionamento e sulla manutenzione degli impianti e dei servizi, e la gestione del personale dedicato ad attività tecniche. Le competenze prevalenti riguardano la conoscenza del funzionamento dei componenti e sistemi elettrici presenti negli impianti e della loro interazione con le installazioni non elettriche, la conoscenza approfondita della legislazione e della normativa del settore elettrico, la capacità di seguire l’evoluzione tecnologica e normativa e di interpretarne le opportunità offerte, la capacità di operare in gruppi di lavoro o di provvedere al loro coordinamento, la capacità di sintesi nella redazione di documentazione tecnica. 11
Il percorso formativo e gli insegnamenti Le aree di apprendimento Il percorso formativo è unico, senza indirizzi né orientamenti. Lo studente acquisisce 96 CFU su 120 attraverso insegnamenti obbligatori, 16 CFU riguardano la tesi, i rimanenti 8 CFU vengono acquisiti come crediti liberi. Le aree di apprendimento del Corso di Studi riguardano: 1) FONDAMENTI SCIENTIFICI E METODOLOGICI DELL’ELETTROMAGNETISMO APPLICATO: contiene il completamento delle discipline di base elettriche. L’insegnamento obbligatorio corrispondente è Elettromagnetismo applicato (10 CFU). 2) TECNOLOGIE E COMPONENTI MECCANICI ED ELETTROMECCANICI, CONVERTITORI E AZIONAMENTI ELETTRICI: riguarda le applicazioni riferite alla conversione dell’energia elettrica e all’automazione industriale. Gli insegnamenti obbligatori sono Azionamenti elettrici (10 CFU), Controllo digitale di convertitori e azionamenti (6 CFU), Conversione statica (10 CFU), Costruzione di macchine (6 CFU), Macchine elettriche II (10 CFU). 3) SISTEMI ELETTROENERGETICI: riguarda le applicazioni agli impianti e ai sistemi elettrici di trasmissione e distribuzione dell’energia. Gli insegnamenti obbligatori sono Distribuzione e utilizzazione dell'energia elettrica (10 CFU), Economia e gestione competitiva dei sistemi elettrici (10 CFU), Impianti idroelettrici (6 CFU), Sistemi elettrici di potenza (10 CFU), Sistemi energetici (8 CFU). 4) INSEGNAMENTI A SCELTA E PROVA FINALE (tesi): In aggiunta alle indicazioni precedenti, lo studente può scegliere di aumentare il numero di crediti liberi fino ad ulteriori 10 CFU, arrivando al massimo a 130 CFU complessivi. Indicazioni specifiche riguardanti i risultati di apprendimento attesi, espressi attraverso i cosiddetti “descrittori di Dublino” (Conoscenza e comprensione, Capacità di applicare conoscenza e comprensione, Autonomia di giudizio, Abilità comunicative, Capacità di apprendimento) sono disponibili alla pagina https://didattica.polito.it/pls/portal30/sviluppo.vis_aiq.visualizza?sducds=32035&p_a_acc=2013&tab=B2. 12
web Il piano degli studi Il percorso formativo comprende due anni di attività, organizzati in periodi didattici: -­‐ periodo 1, dal 30 settembre 2013 al 18 gennaio 2014 -­‐ periodo 2, dal 3 marzo 2014 al 14 giugno 2014 Nella tabella seguente viene riportato l’insieme degli insegnamenti attivati, con indicazione del numero di studenti in Ingegneria Elettrica iscritti all’insegnamento per la prima volta. Sono inclusi gli studenti in mobilità internazionale che hanno ottenuto il riconoscimento dei crediti equivalenti conseguiti all’estero. Primo anno
periodo
Codice
1
14ALPNC
Insegnamento
Costruzione di macchine
CFU
6
1
01NKUNC
Elettromagnetismo applicato
10
Docente titolare (Dipartimento)
Francesco Antonino Raffa
(DISAT)
Michele Tartaglia (DENERG)
1
04KBHNC
Impianti idroelettrici
6
Davide Poggi (DIATI)
50
1
03EOONC
Macchine elettriche II
10
Andrea Cavagnino (DENERG)
51
2
03AFINC
Azionamenti elettrici
10
Alfredo Vagati (DENERG)
59
2
01NKVNC
Sistemi elettrici di potenza
10
Enrico Carpaneto (DENERG)
60
2
12CINNC
Sistemi energetici
8
Marco Badami (DENERG)
53
periodo
1
Codice
01IJFNC
Insegnamento
Conversione statica
CFU
10
Docente titolare (Dipartimento)
Antonino Fratta (DENERG)
50
1
01APPNC
Distribuzione e utilizzazione
dell'energia elettrica
10
Gianfranco Chicco (DENERG)
60
2
01NKXNC
Controllo digitale di convertitori e
azionamenti
6
Gian-Mario Pellegrino
(DENERG)
60
2
01NKWNC
Economia e gestione competitiva dei
sistemi elettrici
10
Angela Russo (DENERG)
63
1, 2
1, 2
--22EBHNC
Crediti liberi
Tesi
N. studenti
53
note
50
note
(*)
-----
(*)
L’elenco dei crediti liberi consigliati dal Collegio di Ingegneria Elettrica è riportato nella tabella successiva. Più in generale, lo studente
può scegliere i crediti liberi dal catalogo di Ateneo, previa accettazione da parte della Commissione Valutazione carriere studenti.
Crediti liberi
periodo
Codice
1
04ETBNC
Insegnamento
Progettazione di impianti elettrici
CFU
8
Docente titolare (Dipartimento)
Roberto Napoli (DENERG)
2
01NTONC
Propulsione di veicoli elettrici e ibridi
8
Paolo Guglielmi (DENERG)
22
(***)
2
02ODKNC
Valutazione e gestione del rischio
nell'industria e nei cantieri
12
Mario Patrucco (DIATI)
7
(****)
1, 2
34CWHNC
Tirocinio
8
Referente tirocini: Antonino
Fratta (DENERG)
7
(**)
(***)
(****)
N. studenti
25
note
(**)
L’insegnamento è stato seguito in totale da 32 studenti
L’insegnamento è stato seguito in totale da 39 studenti
L’insegnamento è stato seguito in totale da 162 studenti
I programmi degli insegnamenti sono inclusi nella parte finale del Rapporto. 13
Le tesi di laurea e i laureati Numero di laureati e voti di laurea Nell’anno 2014 si sono laureati 37 studenti del corso di laurea Magistrale (attuale ordinamento D.M. 270/04) e 2 studenti del corso di laurea Specialistica (precedente ordinamento D.M. 509/99). La distribuzione dei voti di laurea è riportata in figura. 7"
numero'di'laurea,'
6"
Laurea"Specialis9ca"
Laurea"Magistrale"
5"
4"
3"
2"
0"
85"
86"
87"
88"
89"
90"
91"
92"
93"
94"
95"
96"
97"
98"
99"
100"
101"
102"
103"
104"
105"
106"
107"
108"
109"
110"
110"lode"
1"
voto'di'laurea'
La distribuzione dei voti di laurea per il solo ordinamento D.M. 270/04 dal suo inizio (sessioni di laurea dell’anno 2012) viene riportata nel seguito. Si nota come i laureati nell’anno 2014 abbiano conseguito in genere risultati migliori rispetto all’insieme dei laureati negli anni precedenti. 9"
Laurea'Magistrale'
numero'di'laurea,'
8"
7"
6"
5"
4"
3"
2"
0"
85"
86"
87"
88"
89"
90"
91"
92"
93"
94"
95"
96"
97"
98"
99"
100"
101"
102"
103"
104"
105"
106"
107"
108"
109"
110"
110"lode"
1"
voto'di'laurea'
14
Titoli delle tesi di laurea I titoli delle tesi di laurea, riportati nel seguito in ordine alfabetico, forniscono indicazioni sugli argomenti trattati nella fase finale del percorso di studi, indicando la varietà e l’attualità delle tematiche affrontate dai laureandi. L’eventuale asterisco dopo il titolo indica le tesi di laurea svolte in collaborazione con istituzioni estere. •
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•
Analisi sperimentale di un sistema elettrico residenziale Caratterizzazione del carico in una rete di trasmissione in presenza di generazione da fonte rinnovabile Progettazione realizzazione e testing dell'elettronica di controllo e gestione via can di un azionamento per un Kart elettrico Scenari per la formulazione di offerte economiche riferite ai consumi elettrici di un utente attivo consortile (*)
Vantaggi tecnico-­‐economici dell'uso combinato di batterie di accumulo nei sistemi fotovoltaici Building automation: evoluzione della tecnologia degli impianti elettrici e speciali nel settore terziario. Analisi e confronto tra le tecnologie attualmente disponibili (*)
Modellazione e simulazione numerica di propulsioni elettrici per la loro compatibilità elettromagnetica (*)
Progetto di motori elettrici ultra-­‐veloci con sospensioni magnetiche Convertitori elettronico di potenza controllato con FPGA per motori multi-­‐trifase nella trazione elettrica leggera In-­‐wheel electric motor software based design Carico statico per il collaudo di inverter di potenza fino a 150 kVA sulla linea di produzione Modelli trifase per linee aree di trasmissione Impatto della diffusione di veicoli elettrici sulla rete elettrica di distribuzione in bassa tensione Analisi di reti elettriche in mt con generazione distribuita (*)
Miglioramento dell'autoconsumo in sistemi fotovoltaici con batterie nel settore residenziale Exposure assessment of humans moving through MRI static magnetic fields Analisi multifisica termomagnetica di bobine di gradiente in apparecchi per risonanza magnetica Technical impact of electric vehicles in one Italian distribution network (*)
Valutazione numerica di campi elettrici in materiali compositi vicino a sorgenti di alta tensione (*)
Implementazione di un modello di STATCOM per simulazioni in tempo reale con passo di tempo ampio (*)
Protection System in a Network with Distributed Generation (*)
Protection Scheme for Distribution Network with Distributed Generation (*)
Statistical Characterization of Real Low Voltage Feeders an Impact Assessment of Low Carbon Technologies (*)
Tecniche di ottimizzazione per il dispacciamento di potenza in una microrete in presenza di risorse di accumulo Modeling and simulation of grid connection PV system with storage Sistemi flessibili di bloccaggio magnetico (*)
Vehicle-­‐to-­‐Building Control Approach for EV Charging Controllo dei carichi con integrazione di sistemi di termoregolazione esistenti Calcolo dei flussi di potenza in reti trifase squilibrate Analisi dell'affidabilità delle reti elettriche di distribuzione con generazione distribuita Soluzioni integrate per la riqualificazione energetica di un edificio: il palazzo della provincia di Asti Metodologie per l'analisi dinamica alle grandi variazioni di sistemi elettrici (*)
Integration of Electric Vehicles in a Microgrid with Distributed Generation Tecniche di stima dello Stato di Reti di Distribuzione Bandwidth extension of measurement sensors for MV grids by real-­‐time filtering technique Generatore sincrono virtuale Generation and evaluation of RF electromagnetic fields experienced in MRI analysis Residenza domotica a energia quasi-­‐zero: monitoraggio e controllo elettrico High performance non-­‐destructive testing of wire ropes 15
I rapporti internazionali La laurea Magistrale in Ingegneria Elettrica offre agli studenti la possibilità di muoversi in Europa e fuori dall’Europa per un periodo tipico di uno o due semestri, e fino a tre eccezionalmente nel caso di accordi di doppia laurea. Analoga possibilità è offerta agli studenti stranieri di tipo “graduate”, provenienti dalle università partner per frequentare uno o più semestri presso il Politecnico di Torino. Gli scambi internazionali si dividono in due grandi gruppi, inquadrati in programmi diversi: - Erasmus, per l’Europa - scambi extra UE Dall’anno accademico 2013/14 il programma LLP Erasmus è stato sostituito dall’analogo programma Erasmus+, che punta ad una maggiore conoscenza della lingua del paese ospitante da parte degli studenti in mobilità. Nel seguito si riporta una sintesi degli scambi di studenti in uscita e ingresso per l’anno accademico 2013/14. Mobilità in uscita Erasmus: la mobilità ha riguardato 8 studenti, di cui: -­‐ 2 studenti per la doppia laurea (Kungliga Tekniska Högskolan – KTH, Stoccolma https://www.kth.se/en; Grenoble INP http://www.grenoble-­‐inp.fr/); -­‐ 1 studente per due semestri di corsi (Université Libre de Bruxelles http://www.ulb.ac.be/); -­‐ 2 studenti per un semestre più tesi (Grenoble INP; Universidad de Sevilla http://www.us.es/); -­‐ 3 studenti per un solo semestre (Grenoble INP; Universidad de Malaga https://www.uma.es/; Institut National des Sciences Appliquées (INSA) de Toulouse http://www.insa-­‐toulouse.fr/en/index.html). Mobilità extra-­‐UE: -­‐ 1 studente per un semestre presso la University of Queensland, Brisbane, Australia https://www.uq.edu.au/ Tesi di laurea: Sono state svolte 13 tesi di laurea in collaborazione con aziende, centri di ricerca o università esteri, delle quali 4 in Francia, 4 nel Regno Unito, 2 in Australia, 1 in Germania, 1 in Svezia e 1 in Svizzera. Mobilità in ingresso Erasmus: la mobilità ha riguardato studenti provenienti da tre Paesi europei: • Spagna – 6 studenti provenienti da: Universidad de Zaragoza, Centro Politecnico Superior, Universidad de Huelva, Universidad Carlos III de Madrid, Universidad de Córdoba, Universidade da Coruna – ETSICCP • Ungheria – 1 studente proveniente dalla Budapest University of Technology and Economics (solo tesi) • Repubblica Ceca –1 studente proveniente dalla Università Tecnica di Praga. Mobilità extra-­‐UE: la mobilità ha riguardato studenti provenienti dal Sud America: -­‐ per la doppia laurea: • 1 studente dalla Universidad Central de Venezuela (Bilateral Agreement) • 1 dell’Universidade de Sao Paulo, Brasile (Programma CSF-­‐BRAZIL (Ciência sem fronteiras) -­‐ per i corsi: • 1 studente della Universidad Nacional de Colombia. • 9 studenti dal Brazile, nell’ambito del programma CSF-­‐BRAZIL (Ciência sem fronteiras), in scambio per 2 semestri di corsi, provenienti dalle seguenti università: Centro Federal de Educacao Tecnologica de Minas Gerais, Universidade Federal Do Espirito Santo, Instituto Federal De Educaçao, Ciencia E Tecnologia Do Maranhao, UNICAMP -­‐ Università di Campinas, Universidade Federal De Viçosa, Universidade federal de Itajuba, Universidade Federal De Santa Maria. 16
Risultati salienti (best practices) Alcuni risultati salienti delle attività svolte dagli studenti riguardano le pubblicazioni di articoli in riviste internazionali o negli atti di convegni internazionali, derivanti dalle tesi di laurea concluse nell’anno 2014, svolte nell’ambito di progetti o collaborazioni di ricerca. Ulteriori risultati salienti sono riferiti a premi e menzioni ottenuti dagli studenti per la tesi di laurea. I nominativi degli studenti sono indicati in corsivo. Articoli in riviste internazionali • Valentin Rigoni, Luis F. Ochoa, Gianfranco Chicco, Alejandro Navarro-­‐Espinosa, Tuba Gozel, Representative Residential LV Feeders: A case study for the North West of England, IEEE Transactions on Power Systems (ISSN 0885-­‐8950), accettato, in stampa. Articoli presentati a conferenze internazionali • C. Marmaras, Marco Corsaro, E. Xydas, L.M. Cipcigan, M.A. Pastorelli, Vehicle-­‐to-­‐building control approach for EV charging, Proceedings of the 49th International Universities Power Engineering Conference (UPEC), Cluj-­‐Napoca, Romania, 2-­‐5 September 2014, DOI:0.1109/UPEC.2014.6934639. • Vincenzo Cirimele, Michela Diana, Nadim El Sayed, Fabio Freschi, Paolo Guglielmi, Giovanni Piccoli, An innovative next generation E-­‐mobility infrastructure: the eCo-­‐FEV project, Proceedings IEEE International Electric Vehicle Conference (IEVC14), Firenze, Dicembre 2014, DOI: 10.1109/IEVC.2014.7056230. • Paolo Guglielmi, Michela Diana, Giovanni Piccoli, Vincenzo Cirimele, Multi-­‐n-­‐phase Electric Drives for Traction Applications, Proceedings IEEE International Electric Vehicle Conference (IEVC14), Firenze, Dicembre 2014. • A.S. Hassan, Andrea Firrincieli, C. Marmaras, L.M. Cipcigan, M.A. Pastorelli, Integration of electric vehicles in a microgrid with distributed generation, Proceedings of the 49th International Universities Power Engineering Conference (UPEC), Cluj-­‐Napoca, Romania, 2-­‐5 September 2014, DOI: 10.1109/UPEC.2014.6934641. • Michele Fusero, J.-­‐P. Hasler, J. Kheir, Implementation of a new STATCOM model for digital real time simulations with large time step, Proceedings of the 49th International Universities Power Engineering Conference (UPEC), Cluj-­‐Napoca, Romania, 2-­‐5 September 2014, DOI: 10.1109/UPEC.2014.6934808. • Sandro Rubino, Andrea Mazza, Gianfranco Chicco, Michele Pastorelli, Advanced control of inverter-­‐interfaced generation behaving as a virtual synchronous generator, Proceedings IEEE PowerTech, Eindhoven, The Netherlands, 29 June – 2 July 2015, DOI: 10.1109/PTC.2015.7232753. Premi e menzioni La tesi di laurea di Alessandro Spagnuolo intitolata “Impatto della diffusione di veicoli elettrici sulla rete elettrica di distribuzione in bassa tensione“ ha ottenuto una menzione durante la cerimonia di premiazione del Premio di Laurea Ludovico Priori 2014, conferito da Edison S.p.A. Milano. 17
Le opinioni degli studenti Alla fine di ogni periodo didattico gli studenti possono indicare le proprie opinioni compilando un questionario preparato dal Comitato Paritetico per la Didattica (CPD). Ogni anno le opinioni degli studenti sui singoli insegnamenti e sull'organizzazione annuale del Corso di Studio vengono analizzate, preparando un insieme di grafici riassuntivi. L’insieme dettagliato dei grafici è riportato nel sito web del Politecnico di Torino (https://didattica.polito.it/pls/portal30/sviluppo.vis_aiq.visualizza?sducds=32035&tab=D2&p_a_acc=2014) 100%#
100%#
90%#
90%#
soddisfazione*docente*%*
soddisfazione*insegnamento*%*
Le opinioni degli studenti della laurea in Ingegneria Elettrica vengono espresse considerando la media ponderata di tutte le domande del questionario (che esprime la soddisfazione per l’insegnamento) e la media ponderata delle domande relative all’efficacia del docente (che esprime la soddisfazione per l’attività del docente). La percentuale di soddisfazione riferita all’insegnamento e al docente è indicata nei grafici seguenti, tracciati considerando solo gli insegnamenti con almeno 10 studenti di Ingegneria Elettrica. Gli insegnamenti sono riportati in ordine decrescente di soddisfazione, in forma anonima. La soddisfazione media riferita al docente per la laurea Magistrale in Ingegneria Elettrica è dell’84.4%, leggermente superiore alla media di Ateneo (83.4%). 80%#
70%#
60%#
50%#
40%#
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40%#
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20%#
10%#
0%#
1#
2#
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8#
insegnamento*
9#
10# 11# 12# 13#
0%#
1#
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3#
4#
5#
6#
7#
8#
9#
10# 11# 12# 13#
insegnamento*
Più in generale, le domande del questionario possono essere raggruppate in macroaree. La figura seguente riporta la distribuzione delle risposte per macroaree e il livello di soddisfazione in ogni macroarea per la laurea Magistrale in Ingegneria Elettrica e per l’Ateneo. Figura 7 - Percentuale di soddisfazione per l’a.a. 2013/14 – Ateneo
ELETTRICA
INGEGNERIA
Laurea Magistrale in Ingegneria Elettrica Ateneo te alla consultazione con organizzazioni rappresentative del mondoL’indicatore sintetico (rappresentato dalla linea spezzata) mostra una percentuale di soddisfazion
superiore alla soglia di attenzione, stabilita dal Comitato al 66%, per ciascuno degli ambiti d
ofessioni, oltre18a rappresentanti del mondo socio-economico. costantemente
In
analisi considerati.
to processo le aziende ospitanti i tirocinanti, imprese attive nel
ontatti documentati fra il Collegio e AEIT, INRIM, Schneider Electric
I programmi degli insegnamenti Le informazioni indicate sul portale della didattica del Politecnico di Torino per ogni insegnamento contengono le seguenti voci: -
Presentazione Risultati di apprendimento attesi Prerequisiti / Conoscenze pregresse Programma Esercitazioni e laboratori Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico Criteri, regole e procedure per l'esame Nel seguito sono inserite informazioni riguardanti la presentazione e il programma degli insegnamenti, per fornire indicazioni sui contenuti trattati. Le rimanenti informazioni sono raggiungibili all’indirizzo web: https://didattica.polito.it/pls/portal30/gap.a_mds.espandi2?p_sdu=32&p_cds=35&p_header=&p_lang=IT&p_a_acc=2014 Gli insegnamenti sono inseriti in ordine alfabetico del titolo. 19
03AFINC Azionamenti elettrici
Docente: ALFREDO VAGATI – Periodo 2 – Crediti 10 CFU Presentazione Il corso ha lo scopo di descrivere il mondo degli azionamenti controllati, in particolare quelli ad alte prestazioni, che vengono oggi impiegati non solo nei settori tradizionali delle macchine utensili e della robotica, ma anche in svariati altri campi applicativi, industriali e civili. Si possono citare, a titolo di esempio, gru, ascensori, laminatoi, propulsione terrestre e navale, veicoli elettrici e ibridi, etc. Nel corso vengono analizzate le varie tipologie di controllo di macchina, con riferimento all'impiego dei moderni motori in corrente alternata e vengono chiarite le motivazioni alla base delle diverse scelte progettuali. Risultati di apprendimento attesi Capacità di comprendere il funzionamento dei moderni azionamenti in corrente alternata e di valutarne le principali scelte progettuali e le diverse peculiarità applicative. Il corso è orientato a far acquisire all'allievo una autonoma capacità di valutazione e di scelta di una tipologia di azionamento, in relazione alle varie esigenze applicative. Ciò implica necessariamente una conoscenza non sommaria del modus operandi delle varie possibili strutture di azionamento. Prerequisiti / Conoscenze pregresse Nozioni basilari di elettrotecnica, macchine elettriche e controlli automatici. Programma -­‐ Elementi caratteristici di un azionamento e tipologie applicative varie Azionamenti ad alte prestazioni: "assi" e "mandrini" Controllo di macchina e controllo di azionamento Prestazioni del controllo di azionamento e analisi di problematiche particolari. Esempi numerici (15 ore) -­‐ Limitazioni degli azionamenti in corrente continua e motivazioni fisico-­‐pratiche verso l'impiego dei motori in corrente alternata. Motori brushless (SPM): generalità. Schemi di principio di tipo trapezio e di tipo sinusoidale. Motore brushless e relativa modellistica. Flusso concatenato prodotto dai magneti permanenti: progettazione di tipo trapezia, progettazione di tipo sinusoidale Auto e mutue induttanze. Relazione tensione-­‐corrente e modello magnetico. Bilancio energetico ed equazioni di coppia Controllo di coppia di tipo trapezio (scalare): concetto di corrente equivalente. Analisi della commutazione del brushless trapezio: caso six-­‐step, con controllo del bus in continua. Controllo PWM del servomotore trapezio: tecniche di comando bipolare e unipolare Tachimetro brushless: descrizione e modalità di impiego Controllo di coppia di tipo sinusoidale (vettoriale). Equazioni di macchina in assi rotorici. Controllo vettoriale di corrente. Tecniche diverse di realizzazione e loro specificità. Tecniche di modulazione e loro limiti. Comportamento in saturazione di tensione. Misura della posizione angolare (resolver, encoder). Brushless anisotropo (IPM) e sue problematiche di impiego. (20 ore) -­‐ Considerazioni generali sulla deflussabilità dei motori a magneti permanenti ( isotropi e anisotropi ).Motori a magneti permanenti (SPM) a cave frazionarie e bobine di dente. Caratteristiche progettuali e peculiarità applicative. Confronto di prestazioni con i motori brushless tradizionali. (5 ore) -­‐ Azionamento di motori a induzione a controllo vettoriale: modello dinamico della macchina e principio generale di controllo. Controllo di corrente. Trattazione semplificata (2° ordine) e trattazione rigorosa (4° ordine). Individuazione del riferimento. Stimatori V, I e I e w. Osservatore di flusso di ordine ridotto. Progettazione del guadagno dell'Osservatore. Osservatore di ordine pieno. Osservatori sensorless. Schemi vari di controllo (diretto e indiretto, ecc...) Prestazioni dell'azionamento a induzione nel campo a potenza costante. Considerazioni generali e calcolo del sovradimensionamento dell'invertitore. Esempi numerici. (20 ore) -­‐ Azionamenti con motori sincroni a riluttanza: generalità e tecniche costruttive di macchina Moderni motori ad alta anisotropia a laminazione trasversale. Elementi di progettazione. Caratteristiche corrente ' flusso e prestazioni conseguenti. Prerogative di controllo del motore sincrono a riluttanza Schemi di controllo e prestazioni conseguenti Prestazioni in deflussaggio, a confronto con quelle del motore a induzione. (15 ore) -­‐ Motore sincrono a riluttanza assistito da magneti permanenti (PMASR): motivazioni Modello magnetico e prestazioni ottenibili. Controllo del motore PMASR Prerogative di funzionamento nel campo a potenza costante e confronto con motore non assistito. Analisi delle problematiche relative all'intervento delle protezioni (apertura invertitore) alle alte velocità. Funzionamento da generatore non controllato (UGO). Considerazioni comparative tra le diverse soluzioni in corrente alternata e analisi comparativa di un caso esemplare di applicazione ( veicolo elettrico). (20 ore) Esercitazioni e laboratori Verranno effettuate dimostrazioni pratiche del funzionamento di azionamenti in corrente alternata, tramite visualizzazione dell'andamento temporale dei segnali di stato. (5 ore) 20
01NKXNC Controllo digitale di convertitori e azionamenti
Docente: GIAN-MARIO LUIGI PELLEGRINO – Periodo 2 – Crediti 6 CFU Presentazione L'insegnamento ha lo scopo di fornire agli allievi del Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica le conoscenze e le metodologie necessarie per l'utilizzo di controllori digitali (Digital Signal Processors) per il controllo di convertitori elettronici di potenza e di azionamenti elettrici. Risultati di apprendimento attesi Discretizzazione di modelli dinamici. Controllo digitale real-­‐time. Implementazione floating-­‐point e fixed point del codice di controllo. Sviluppo del codice di controllo in simulazione. Fondamenti di identificazione dei parametri di motori e convertitori. Implementazione e test del codice sul banco sperimentale. Stesura di una relazione tecnica. Prerequisiti / Conoscenze pregresse Modellistica dei motori elettrici e dei convertitori elettronici di potenza. Basi di controlli automatici in tempo continuo e in tempo discreto. Basi di simulazione in Matlab/Simulink. Programmazione in C e conoscenza di Matlab. Programma 1) Introduzione al controllo digitale (10 ore): Differenze finite, trasformata z, stabilità dei sistemi di controllo digitali. Discretizzazione di funzioni di trasferimento lineari. Implementazione digitale di componenti elementari: filtro passabasso, regolatore PI, ecc. 2) Digital Signal Processor (DSP) per applicazioni industriali (10 ore): Architettura di microcontrollori e DSP. Microcontrollori a 8-­‐bit: il microcontrollore PIC. DSP moderni per il controllo di azionamenti elettrici. Implementazione fixed-­‐point di algoritmi di controllo. Fondamenti di programmazione di DSP fixed-­‐point: linguaggi C ed Assembler ed esempi. Sistemi di sviluppo per DSP. 3) Interfacciamento di DSP ed azionamento elettrico (10 ore): Architettura dell'azionamento elettrico (inverter, motore, scheda di controllo). Condizionamento di segnali analogici. Condizionamento di segnali digitali, generazione dei comandi per l'inverter. Misure di corrente: trasduttori, tecniche di campionamento. Misura della posizione angolare e della velocità angolare: trasduttori, tecniche di misura. Altre misure (tensione, temperatura, ecc.). Protocolli di comunicazione (JTAG, CAN, SPI). 4) Implementazione sperimentale (30 ore): a) Simulazione in S-­‐Function: Implementazione di algoritmi di controllo in ANSI-­‐C. Portabilità del codice simulato verso diversi controllori digitali. b) Controllo di corrente di convertitori DC/DC: Buck converter, boost converter, convertitore bidirezionale. Implementazione floating point e fixed point. c) Controllo vettoriale del motore a induzione (IM): Modulazione PWM, iniezione di modo comune. Controllo scalare V/Hz. Controllo di corrente nel riferimento sincrono (d,q). Osservatore di flusso. Controllo ad orientamento di campo. Controllo in deflussaggio. Implementazione floating point e fixed point. d) Controllo vettoriale di motori sincroni a magneti permanenti: Schema di controllo del motore a magneti permanenti superficiali (SPM) e confronto con lo schema di controllo del IM. Schema di controllo del motore a magneti permanenti interni (IPM)e confronto con lo schema di controllo del IM. Osservatore di flusso. Deflussaggio dei motori SPM e IPM. Implementazione floating point e fixed point. Esercitazioni e laboratori Laboratorio Simulink: simulazione numerica (8 ore) Laboratorio dSPACE: implementazione floating point degli algoritmi di controllo simulati (10 ore) Laboratorio DSP: implementazione fixed-­‐point (12 ore) 21
01IJFNC Conversione statica
Docente: ANTONINO FRATTA – Periodo 1 – Crediti 10 CFU Presentazione Sulla base di cinque decadi di evoluzione tecnologica e applicativa, il settore della "Power Electronics" viene integrato nella più completa materia della 'Conversione Statica', necessaria a fronte dei requisiti di efficienza e compatibilità del crescente mercato delle applicazioni energetiche, ad esempio dette rinnovabili. Pertanto il corso intende fornire gli strumenti scientifici e le conoscenze tecniche allo stato dell'arte, mantenendo saldi riferimenti ai fondamenti per consentire al futuro ingegnere autonoma capacità di seguire e comprendere la corrente evoluzione tecnologica imposta dalle nuove applicazioni energetiche. Risultati di apprendimento attesi Capacità di analisi della dinamica nei circuiti elettrici (non lineari) in commutazione. Conoscenza e valutazione comparative delle caratteristiche e delle proprietà di dimensionamento dei componenti di potenza, attivi e reattivi, e delle strutture di conversione per la commutazione naturale e forzata, finalizzate alla comprensione delle problematiche di progetto. Capacità di calcolo dei diversi termini dissipativi e del rendimento complessivo di conversione. Conoscenza di dispositivi e trasduttori caratteristici. Capacità autonoma di progetto delle strutture di controllo anche digitale per convertitori PWM. Prerequisiti / Conoscenze pregresse Elettrotecnica di base e specialistica, componenti elettronici fondamentali, fondamenti sulla dinamica e sul controllo di sistemi elettrici, concetti di sicurezza e compatibilità elettrica impiantistica. Programma 1) Presentazione e generalità. 2) Analisi e sintesi di progetto di funzioni, strutture e componenti attivi e reattivi fondamentali. 3) Conversione a commutazione naturale. 4) Conversione a commutazione forzata e multilivello. 5) Proprietà e limiti di controllo di convertitori PWM. 6) Inverter alimentati in tensione e convertitori statici. Esercitazioni e laboratori -­‐ Laboratorio sui semiconduttori di potenza e sulla realizzazione di convertitori industriali a IPM. -­‐ Laboratorio sperimentale sui circuiti elettronici a IGBT in commutazione forzata. -­‐ Esercitazioni di calcolo e di progetto. -­‐ Simulazione P-­‐Spice di convertitori. -­‐ Simulazione del controllo in anello chiuso di convertitori e delle tecniche PWM. Per ciascun tema gli studenti possono liberamente associarsi in piccoli gruppi. Uno di essi prepara la presentazione e la descrizione del laboratorio/esercitazione, gli altri scelgono argomenti specifici correlati e svolgono relazioni sull'argomento, evidenziando il contributo individuale di ciascuno. 22
14ALPNC Costruzione di macchine
Docente: FRANCESCO ANTONINO RAFFA – Periodo 1 – Crediti 6 CFU Presentazione L'obiettivo generale del corso è di fornire agli studenti conoscenze avanzate e capacità di comprensione riguardanti la progettazione di componenti meccanici di interesse nell'ambito dell'ingegneria elettrica. Dal punto di vista del calcolo si fa ricorso prevalentemente al metodo degli elementi finiti per la sua generalità di applicazione a vari ambiti ingegneristici. Specificamente, i componenti meccanici presi in considerazione sono gli alberi, in campo statico e dinamico, e i dischi rotanti. Nella trattazione dei vari argomenti si cura l'acquisizione e la padronanza, da parte degli studenti, del linguaggio tipico della progettazione meccanica. Risultati di apprendimento attesi Le conoscenze e la capacità di comprensione che gli studenti devono acquisire da questo insegnamento sono individuabili nell'approfondimento della preparazione interdisciplinare riferita ad argomenti caratteristici della progettazione dei componenti meccanici quali lo stato delle tensioni e delle deformazioni dei solidi tridimensionali e assialsimmetrici, le vibrazioni dei sistemi a molti gradi di libertà, la dinamica dei sistemi meccanici rotanti, il metodo degli elementi finiti. Le capacità di applicare conoscenza e comprensione conseguite dai laureati magistrali nell'ambito di questo insegnamento riguardano le specificità del linguaggio della progettazione meccanica nella trattazione di sistemi elettromeccanici mediante un approccio interdisciplinare, la modellazione, il calcolo e l'interpretazione dei risultati ottenuti da programmi di simulazione numerica (essenzialmente gli elementi finiti) applicati a componenti meccanici in campo statico e dinamico. Relativamente alle abilità comunicative, l'insegnamento contribuisce a conferire al laureato magistrale in ingegneria elettrica l'abilità di interagire proficuamente con persone aventi competenze tecniche e scientifiche diverse (segnatamente, di carattere meccanico) favorendo in tal modo l'efficacia delle attività svolte da un gruppo di lavoro di composizione mista. Prerequisiti / Conoscenze pregresse È necessario che gli studenti possiedano il concetto di equilibrio statico e dinamico di un sistema meccanico e che conoscano le problematiche relative allo stato delle tensioni e delle deformazioni dei solidi elastici, con particolare riferimento al solido di Saint-­‐
Venant (trave). Questo implica che gli studenti abbiano dimestichezza con argomenti quali il comportamento meccanico dei materiali, le caratteristiche di sollecitazione, le tensioni principali, le ipotesi di rottura e le oscillazioni libere e forzate dei sistemi a un grado di libertà. Sono richieste le seguenti specifiche abilità: analisi della resistenza statica (verifica e dimensionamento) di strutture riconducibili a travi o sistemi semplici di travi, determinazione della risposta libera e forzata di sistemi meccanici vibranti riconducibili all'oscillatore armonico. Programma Stato tridimensionale delle tensioni e delle deformazioni. Le equazioni differenziali di equilibrio e di compatibilità della teoria dell'elasticità [4 h]. Stato delle tensioni e delle deformazioni nei solidi assialsimmetrici. Dischi rotanti di spessore costante sottoposti a campo centrifugo, gradiente radiale di temperatura, carichi radiali applicati ai bordi. Il metodo di Grammel per dischi di profilo arbitrario [6 h]. Equilibrio statico dei sistemi discreti, matrici di rigidezza e di flessibilità, matrici di rigidezza e vettori dei carichi equivalenti degli elementi asta e trave, assemblaggio di elementi in serie, imposizione dei vincoli, soluzione [5 h]. Formulazione generale degli elementi finiti mediante il principio dei lavori virtuali. Elementi piani a 3 e a 4 nodi, cenni sugli elementi piani di ordine superiore. Requisiti di completezza e di compatibilità, criteri per la definizione dei modelli, h-­‐convergenza [6 h]. Oscillazioni libere e forzate di sistemi discreti. Problema agli autovalori: frequenze proprie e modi di vibrare, soluzione mediante elementi finiti asta e trave, matrici delle masse secondo gli approcci lumped e consistent [7 h]. Dinamica dei rotori: risposta libera e forzata del rotore di Jeffcott, significato fisico della velocità critica. Estensione al caso di sistemi rotanti a molti gradi di libertà, effetti giroscopici [4 h]. Esercitazioni e laboratori Le esercitazioni in aula prevedono lo svolgimento di esercizi sul calcolo di resistenza dei dischi rotanti e sulla risposta libera e forzata di alberi vibranti e rotanti mediante modelli con un numero ridotto di elementi trave. Sono inoltre previste esercitazioni numeriche presso il laboratorio informatico del Politecnico, nell'ambito delle quali gli studenti vengono addestrati all'utilizzazione di un codice professionale agli elementi finiti per l'analisi dei componenti meccanici illustrati a lezione mediante modelli realistici degli stessi; quest'ultima attività si conclude con la stesura di una relazione tecnica. 23
01APPNC Distribuzione e utilizzazione dell'energia elettrica
Docente: GIANFRANCO CHICCO – Periodo 1 – Crediti 10 CFU Presentazione Il corso si colloca nell'area di apprendimento dei Sistemi elettroenergetici e si propone di approfondire gli aspetti riguardanti i principali componenti dei sistemi di distribuzione dell'energia elettrica in Media Tensione e in Bassa Tensione. Vengono trattati la struttura dei sistemi, le caratteristiche dei dispositivi di protezione, le tecniche di analisi e ottimizzazione delle reti, lo studio della continuità e qualità del servizio elettrico nelle reti elettriche di distribuzione, gli effetti della diffusione della generazione distribuita e delle risorse distribuite connesse in rete, e la pianificazione ottimale delle reti. Risultati di apprendimento attesi I contenuti trattati intendono fornire conoscenze e capacità di comprensione, in modo specifico o integrato con i contenuti degli altri corsi della medesima area di apprendimento, relativamente ai seguenti punti: soluzioni progettuali per sistemi di distribuzione dell'energia elettrica; scelta e coordinamento delle protezioni negli impianti elettrici; modelli e tecniche numeriche di soluzione delle reti elettriche di distribuzione in condizioni normali e di guasto; ottimizzazione del funzionamento delle reti elettriche; integrazione della generazione distribuita e delle risorse distribuite nelle reti elettriche; affidabilità e qualità della fornitura dell'energia elettrica; interazioni dei sistemi energetici con l'ambiente. Prerequisiti / Conoscenze pregresse Le conoscenze e abilità richieste come prerequisiti per il corso riguardano: nozioni di base di calcolo matriciale e di elettrotecnica; elementi di probabilità e statistica; conoscenza della struttura dei sistemi elettrici di produzione, trasporto e utilizzazione dell'energia elettrica; conoscenza dei componenti e dispositivi di manovra e protezione impiegati in sistemi in Bassa Tensione; conoscenza del comportamento delle macchine elettriche in condizioni normali e di guasto; conoscenze elementari di programmazione (es. Matlab); abilità nell'uso di supporti informatici di base (editor di testi e foglio elettronico). Programma -­‐ Struttura ed esercizio dei sistemi di distribuzione (9 ore): Schemi delle reti, modello dei componenti. Classificazione e modelli dei carichi elettrici. Carichi residenziali aggregati, carichi uniformemente distribuiti, carichi a controllo termostatico e cold load pickup. Implicazioni tariffarie. Esempi di applicazione. -­‐ Sistemi di distribuzione (27 ore): Rappresentazione delle reti, calcolo dei flussi di potenza nelle reti radiali e debolmente magliate. Load-­‐flow di reti trifasi squilibrate, load-­‐flow probabilistico. Classificazione dei problemi di ottimizzazione, riconfigurazione ottimale in condizioni normali, funzioni obiettivo, vincoli e tecniche di soluzione. Esempi di calcolo. -­‐ Protezione e manovra dei sistemi di distribuzione (21 ore): Definizioni di sovracorrente, sovraccarico, cortocircuito. Corrente di cortocircuito: componenti simmetrica e unidirezionale. Generalità sull'arco elettrico. Struttura e principio di funzionamento degli interruttori automatici per Media e Bassa Tensione. Fusibili. Tensione transitoria di ritorno (TTR). Interruzione di correnti in circuiti trifasi. Schemi funzionali ed esempi di applicazione. Generazione e misura di alte tensioni continue, alternate e impulsive. Interruzione di correnti continue e dispositivi di interruzione. -­‐ Stato del neutro (6 ore): Connessione a terra delle reti (neutro a terra, neutro a terra tramite impedenza, neutro isolato). Generazione distribuita e risorse distribuite (18 ore): Classificazione delle risorse distribuite. Multi-­‐generazione distribuita. Il ruolo dell’ambiente. Modello delle reti elettriche con risorse distribuite, controllo locale della tensione. Interfacciamento delle risorse distribuite con la rete di distribuzione. Funzionamento in isola. Microreti. -­‐ Continuità e qualità del servizio elettrico (15 ore): automazione delle reti elettriche di distribuzione, ripristino del servizio e affidabilità delle reti. Qualità delle forme d'onda. Load-­‐flow armonico delle reti. Qualità commerciale. -­‐ Pianificazione ottimale delle reti (9 ore): Pianificazione operativa, pianificazione con espansione del sistema. Funzioni obiettivo individuali e multi-­‐obiettivo, vincoli e metodi di soluzione. Esercitazioni e laboratori -­‐ Laboratorio informatico (12 ore): calcolo dei flussi di potenza nelle reti elettriche; riconfigurazione ottimale; affidabilità delle reti elettriche; pianificazione ottimale. -­‐ Laboratorio presso INRIM Torino, sede di corso Massimo d’Azeglio 42 (6 ore): struttura del laboratorio per p rove termiche, prove con alte tensioni e prove con forti correnti. 24
01NKWNC Economia e gestione competitiva dei sistemi elettrici
Docente: ANGELA RUSSO – Periodo 2 – Crediti 10 CFU Presentazione Il corso è focalizzato sulla gestione tecnico-­‐economica dei sistemi elettrici di potenza, con particolare riferimento alla produzione e alla trasmissione, nel contesto del mercato elettrico competitivo. Risultati di apprendimento attesi Il corso vuole favorire l'apprendimento delle conoscenze di base necessarie per comprendere il funzionamento dei sistemi elettrici di potenza in un'ottica di mercato. Le conoscenze sono articolabili in due categorie fortemente correlate: conoscenze di tipo tecnico e conoscenze di tipo economico. Le prime sono relative all'applicazione dei modelli statici e dinamici per il controllo dei sistemi elettrici in condizioni normali e di emergenza mentre le seconde sono relative ai metodi per l'efficienza economica dei mercati elettrici e l'analisi economica degli equilibri di mercato. Le conoscenze descritte saranno utilizzate dallo studente per eseguire analisi tecnico-­‐economiche di casi specifici di esercizio dei sistemi elettrici, permettendo di sviluppare abilità individuali nella valutazione di scelte alternative nella gestione dei sistemi elettrici. Prerequisiti / Conoscenze pregresse Nozioni base di analisi matematica e geometria, analisi dei sistemi elettrici di potenza. Programma -­‐ Il panorama energetico internazionale: organizzazione dei sistemi e dei mercati elettrici ed energetici nel contesto energetico, evoluzione dei consumi, capacità di produzione, costi di produzione dell'energia elettrica, formazione del prezzo dell'elettricità, strutture tariffarie; dati statistici sul sistema italiano. -­‐ Centrali e stazioni elettriche: struttura e funzionamento delle centrali, schemi elettrici e struttura dei montanti (trasformatore e linea) nelle stazioni elettriche; interruttori per Alte Tensioni; scelta dei trasformatori e criteri di gestione, sistemi di sbarre nelle stazioni elettriche, schemi e valutazione della complessità; linee aeree e in cavo; impianti di terra; servizi ausiliari delle centrali. -­‐ Protezioni contro le sovracorrenti e i guasti interni delle apparecchiature: protezioni distanziometriche delle linee di trasmissione, protezione differenziale delle sbarre, protezioni dei trasformatori, protezioni degli alternatori. -­‐ Sovratensioni e isolamento: materiali e tipi di isolamento, sovratensioni atmosferiche e interne, forme d'onda normalizzate, isolatori, spinterometri e scaricatori, livelli normativi di isolamento, coordinamento degli isolamenti. -­‐ Vulnerabilità e sicurezza del sistema elettrico: classificazione degli stati del sistema, valutazione della pericolosità dei disservizi, indicatori di pericolosità, sicurezza alla n-­‐1 e n-­‐x, vulnerabilità e rischio per il sistema elettrico. -­‐ Microeconomia dei sistemi elettrici: prezzi, costi, ricavi e profitti; domanda e offerta; massimizzazione di ricavi e profitti; elasticità della domanda; punti di equilibrio e metriche microeconomiche; modelli di mercato e tipi di competizione. -­‐ Ottimizzazione nei sistemi di trasmissione: dispacciamento ottimale delle potenze generate per centrali termoelettriche, dispacciamento misto idro-­‐termoelettrico, load-­‐flow ottimale e metodi di soluzione, load-­‐flow ottimale con vincoli di sicurezza, ottimizzazione con funzioni obiettivo di tipo economico nel mercato competitivo; unit commitment. -­‐ Mercato elettrico competitivo: nascita del mercato elettrico competitivo, struttura, modelli e operatori di mercato, curve di domanda e di offerta, formazione del prezzo di mercato, effetto dei vincoli di rete, risoluzione delle congestioni di rete, fattori di distribuzione delle potenze trasmesse, prezzi zonali, diritti di trasmissione; potere di mercato e relativi indicatori; servizi ausiliari di sistema, gestione delle riserve, allocazione dei costi e delle perdite; analisi del mercato elettrico nazionale; mercato dei certificati verdi. -­‐ Analisi finanziaria degli investimenti: investimenti, capitale e tassi di interesse; elementi di matematica finanziaria, analisi dei flussi di cassa; valutazione della convenienza di un investimento, indici per l'analisi finanziaria. Esercitazioni e laboratori Per i principali argomenti verranno organizzati laboratori informatici in cui gli studenti utilizzeranno strumenti software per l'analisi dei sistemi elettrici. 25
01NKUNC Elettromagnetismo applicato
Docente: MICHELE TARTAGLIA – Periodo 1 – Crediti 10 CFU
Presentazione
L’insegnamento introduce ai campi elettromagnetici quasi stazionari e variabili individuando i principali temi dell'ingegneria elettrica: campi elettrostatici, campi magnetostatici e campi elettromagnetici, includendo i fenomeni di propagazione con una introduzione alle antenne. Si affronta anche il problema della compatibilità e i principi di schermatura. Le linee elettriche in regime di funzionamento sinusoidale e transitorio saranno trattate. Saranno infine introdotti i principi per il calcolo numerico dei campi quasi stazionari. Risultati di apprendimento attesi Conoscenza delle equazioni dei campi elettromagnetici e le applicazioni dell'ingegneria elettrica. Trattazione delle linee elettriche in condizioni transitorie ed a regime sinusoidale. Conoscenza di base del funzionamento delle antenne. Conoscenza di base fenomeni di interferenza elettromagnetica. Soluzione delle equazioni di campo e conoscenza di base dell'approccio numerico al calcolo dei campi quasi stazionari. Prerequisiti / Conoscenze pregresse Elettrotecnica, Analisi complessa. Programma Introduzione ai campi scalari, vettoriali, connessi e non. Operatori del 1° e del 2° ordine. Campi quasi stazionari e loro formulazione differenziale ed integrale. Legge di Faraday per campi con e senza parti in movimento. Vettore di Poynting. Correnti parassite in materiali conduttori ferromagnetici e non. Linee elettriche. Equazioni telegrafisti caso di linee senza perdite e non distorcenti andamenti temporali di tensioni e correnti. Linee senza perdite a regime transitorio: Condizioni iniziali, condizioni al contorno. Linee a regime sinusoidale equazioni ed analisi nel caso bifilare e multifilare. Campi elettromagnetici a regime variabile: equazioni di Maxwell, introduzione di potenziali scalari e vettori, condizione di Lorentz ed equazioni delle onde non omogenee. Condizioni al contorno. Potenziali ritardati. Regime sinusoidale. Regioni prive di sorgenti. Onde piane in mezzi con e senza perdite. Polarizzazione delle onde. Antenne elementari: dipolo elettrico, magnetico e antenna lineare, campo vicino e campo lontano. Introduzione alla compatibilità: sorgenti, percorso di accoppiamento e ricevitori. Emissioni irradiate e condotte. Immunità e suscettività. Modalità di riduzione dei disturbi con induttanze di blocco, filtri. Linee elettriche bifilari: emissioni irradiate e modelli di suscettività. Introduzione alla diafonia: modello a regime sinusoidale con le teoria delle linee; linee senza perdite e corte ed accoppiamento debole, modello circuitale semplificato. Effetto degli schermi. Schermature contro i campi lontani ad alta frequenza: effetti di un'onda piana su uno schermo di spessore finito. Schermatura del campo a bassa frequenza. Introduzione al calcolo di campi quasi stazionari. Metodi analitici (separazione delle variabili) e numerici (elementi finiti uni, bi e tri dimensionali). Esercitazioni e laboratori Soluzione di esercizi, visita a laboratorio di compatibilità elettromagnetica, misure campi, visualizzazione di simulazioni di campi. 26
04KBHNC Impianti idroelettrici
Docente: MAURIZIO ROSSO – Periodo 1 – Crediti 6 CFU
Presentazione Il corso si propone di dare agli studenti di Ingegneria Elettrica la conoscenza di base degli impianti di conversione da energia idraulica in elettrica. Risultati di apprendimento attesi Capacità di capire il funzionamento e i problemi di gestione dei vari tipi di impianti idroelettrici in relazione alle caratteristiche della rete elettrica che alimentano. Prerequisiti / Conoscenze pregresse Conoscenze fondamentali dell'Analisi Matematica e della Meccanica. Programma L'insegnamento verrà diviso in due parti. La prima, propedeutica, si propone di fornire le informazioni fondamentali di Idraulica, mentre nella seconda verrà descritta la struttura ed il funzionamento delle varie tipologie di impianti. Elementi di idraulica tecnica (30 ore): -­‐ Proprietà dei fluidi, equazioni e teoremi fondamentali dell'idraulica, spinte in condizioni statiche e dinamiche, perdite di carico, cenni di foronomia -­‐ Dimensionamento e verifica di lunghe condotte -­‐ Problemi di moto vario (colpo d'ariete ed oscillazioni di massa in pozzi piezometrici): dimensionamento e verifica -­‐ Turbine idrauliche: tipologie e funzionamento Impianti idroelettrici (30 ore): -­‐ Cenni di Idrologia applicata all'utilizzo della risorsa idrica -­‐ Tipi di impianti idroelettrici, impianti ad acqua fluente, impianti a serbatoio, impianti di accumulo -­‐ Criteri di dimensionamento dei vari tipi di impianti -­‐ Componenti principali degli impianti -­‐ Dighe e traverse, condotte e canali di adduzione, valvole e paratoie, pozzi piezometrici e vasche di carico, condotte forzate, centrali e macchine idrauliche. Esercitazioni e laboratori Verranno svolte esercitazioni di laboratorio, visite di laboratorio e visite di impianti esistenti. 27
03EOONC Macchine elettriche II
Docente: ANDREA CAVAGNINO – Periodo 1 – Crediti 10 CFU Presentazione Il corso presenta agli allievi ingegneri elettrici aspetti di approfondimento concernenti la costruzione, il dimensionamento ed il comportamento dinamico delle principali macchine elettriche (trasformatore, macchine in C.A. a campo rotante e macchina in C.C.). Il corso è suddiviso in due parti: nella prima si intende fornire agli studenti le conoscenze di base e le metodologie per il corretto dimensionamento delle macchine elettriche partendo da specifiche di progetto imposte, nella seconda si propongono modelli e strumenti di calcolo/simulazione per lo studio e l'analisi dei fenomeni transitori che interessano le macchine elettriche nelle loro attuali applicazioni. Risultati di apprendimento attesi Le conoscenze e la capacità di comprensione da acquisire rappresentano un approfondimento della preparazione dello studente nell'ambito delle macchine elettriche, volta in particolare alla progettazione delle macchine e all'analisi del loro comportamento dinamico. Le capacità di applicare conoscenza e comprensione conseguite permetteranno ai laureati magistrali di trattare con adeguato rigore metodologico le problematiche del dimensionamento e della dinamica delle macchine elettriche. In particolare, grazie all'uso degli schemi di calcolo, modelli e simulazioni numeriche proposte durante le lezioni ed esercitazioni, il laureto magistrale sarà in grado di risolvere in modo autonomo problematiche concernenti la modellistica ed il dimensionamento di dispositivi elettromeccanici in genere. Le abilità comunicative acquisite dallo studente, valutate dal docente durante il colloquio finale (prova orale), garantiranno al laureato magistrale una sua proficua partecipazione a team di lavoro costituiti da persone aventi competenze tecniche e scientifiche diverse. Prerequisiti / Conoscenze pregresse Per permettere la comprensione degli argomenti trattati, si ritiene necessario che lo studente possieda nozioni di elettrotecnica, elettromagnetismo e meccanica applicata. Tra le precedenze raccomandate si indicano inoltre i concetti relativi al funzionamento delle macchine elettriche in regime stazionario ed elementi teorici di base degli azionamenti elettrici. Programma Parte prima: Dimensionamento elettromeccanico delle macchine elettriche -­‐ Cenni sui materiali con riferimento al loro impiego nelle costruzioni elettromeccaniche (8 ore). -­‐ Costruzione e progetto dei trasformatori (14 ore). -­‐ Avvolgimenti per macchine a corrente alternata (6 ore). -­‐ Costruzione e progetto di motori asincroni trifase (14 ore). Parte seconda: Comportamento dinamico delle macchine elettriche -­‐ Aspetti generali delle macchine elettriche (6 ore): convenzioni di segno, formulazioni delle equazioni elettriche e magnetiche, bilancio energetico, macchine a magneti permanenti, modello elettromeccanico generalizzato, effetti della non linearità magnetica sulla coppia. -­‐ Macchina a corrente continua (6 ore): richiami sulle caratteristiche di funzionamento e sui campi di applicazione, modello dinamico lineare della macchina, cenni ai principali tipi di azionamento, analisi dei fenomeni di saturazione magnetica. -­‐ Motore asincrono (12 ore): equazioni elettriche e di concatenamento magnetiche degli avvolgimenti, trasformazione trifase/bifase, trasformazione di rotazione, equazioni di macchina su assi arbitrari, bilancio energetico ed espressione della coppia, modello dinamico del motore, cenni alla modalità di rappresentazione dei fenomeni di saturazione. -­‐ Macchina sincrona (12 ore): equazioni elettriche e magnetiche degli avvolgimenti, trasformazione delle equazioni di macchina su assi di comodo, bilancio energetico ed espressione della coppia, modello dinamico del motore e del generatore, transitorio semplificato del cortocircuito dell'alternatore. Esercitazioni e laboratori Parte prima: Dimensionamento elettromeccanico delle macchine elettriche -­‐ Sono previste esercitazioni numeriche, da svolgere in aula, riguardanti gli aspetti teorici illustrati nel corso delle lezioni (14 ore). Parte seconda: Comportamento dinamico delle macchine elettriche -­‐ Le esercitazioni (20 ore) saranno svolte presso il Laboratorio Informatico del dipartimento di Ingegneria Elettrica Industriale. Durante le esercitazioni si applicheranno i metodi e le nozioni fornite nelle lezioni. In particolare, tramite simulazioni al calcolatore si analizzeranno i modelli dinamici delle diverse macchine. 28
04ETBNC Progettazione di impianti elettrici
Docente: ROBERTO NAPOLI – Periodo 1 – Crediti 8 CFU Presentazione L’insegnamento si propone di fornire elementi avanzati per lo sviluppo di progetti professionali di impianti elettrici di utente, con particolare riferimento alla generazione distribuita da fonti rinnovabili. Per l’anno 2012-­‐2013 il programma presuppone le nozioni impartite nell’analogo corso di Progettazione del I livello e le amplia includendo le problematiche relative alla scelta e al dimensionamento degli impianti di generazione da fonte rinnovabile, agli impianti in ambienti particolari (auto, navi, aerei, luoghi pericolosi), agli impianti illuminotecnici ed infine agli aspetti di gestione economica e manutenzione degli impianti elettrici. Vengono anche presentate problematiche e soluzioni relative alla realizzazione delle cosiddette ‘smart grid’ e ‘smart buildings’ Le presentazioni teoriche vengono consolidate dallo sviluppo di un progetto di un impianto di generazione da fonte rinnovabile. Risultati di apprendimento attesi Conoscenze degli aspetti tecnici e normativi riguardanti la progettazione di impianti elettrici d'utente per la generazione da fonti rinnovabili. Capacità di impostare gli obiettivi progettuali e di tradurli operativamente in un piano di convenienza economica e in una documentazione progettuale (relazioni tecniche, schemi e disegni, computi). Conoscenze di soluzioni impiantistiche in ambienti normali e particolari. Prerequisiti / Conoscenze pregresse Concetti fondamentali di Elettrotecnica, Macchine elettriche, Misure elettriche e Impianti elettrici. Competenze nella progettazione degli impianti elettrici d’utente. Programma La generazione elettrica da fonti rinnovabili (fotovoltaico, eolico, biomasse, mini-­‐idraulico). Progettazione e integrazione di sistemi fotovoltaici. Progettazione e integrazione di sistemi eolici. Progettazione e integrazione di sistemi con biomasse. Progettazione e integrazione di sistemi mini-­‐idraulici. Cogenerazione. Analisi tecnico economica con il metodo del valore attuale netto (VAN). Confronto economico di alternative di investimenti relative a soluzioni diverse. Normative, misure e verifiche sugli impianti di generazione distribuita. Modalità di allacciamento alle reti dei distributori BT e MT. Smart grid, smart cities e smart buildings. Sistemi per il controllo automatico degli impianti (computer building, domotica). Progettazione di impianti illuminotecnici. Impianti in ambienti pericolosi, con pericolo di incendio o di esplosione. Approfondimenti sugli impianti di protezione contro le scariche atmosferiche. Cenni agli impianti elettrici per i sistemi di trasporti (auto, navi, aerei, treni). Gestione e manutenzione degli impianti elettrici. Approfondimenti sugli impianti di protezione contro le scariche atmosferiche. Cenni agli impianti elettrici per i sistemi di trasporti (auto, navi, aerei, treni). Gestione e manutenzione degli impianti elettrici. Esercitazioni e laboratori Gli Allievi dovranno sviluppare un progetto relativo a un impianto di generazione e validarne la validità economica con un software specialistico messo a disposizione. Dovrà essere anche sviluppato un progetto illuminotecnico. Le esercitazioni pratiche comprenderanno lo svolgimento di misure e collaudo su esempi di impianti. 29
01NTONC Propulsione di veicoli elettrici e ibridi
Docente: PAOLO GUGLIELMI – Periodo 2 – Crediti 8 CFU Presentazione L’insegnamento si propone di analizzare nel dettaglio le problematiche connesse all'impiego di convertitori e di azionamenti nei veicoli elettrici e ibridi autonomi (non filo-­‐alimentati) nell'ambito della trazione personale e pubblica. L'incremento di autonomia da un lato e l'aumento di richiesta di energia elettrica dall'altro sono la base di partenza per l'adozione delle diverse soluzioni che verranno presentate nel corso. Non solo gli attuatori ma anche le principali sorgenti o accumulatori di energia elettrica verranno prese in considerazione ovvero batterie, supercondensatori, accumulatori cinetici etc. nonché le problematiche di tensione corrente e sicurezza correlate con la loro adozione. Risultati di apprendimento attesi Capacità di valutazione e progettazione sistemistica elettrica di strutture elettriche e ibride. Sensibilità elettrica nel mondo della trazione elettrica e ibrida con l'analisi delle principali problematiche di prestazione e sicurezza nei diversi ambienti di trazione. Sensibilizzazione ai diversi ambienti di applicazione. Prerequisiti / Conoscenze pregresse Basi di elettrotecnica e macchine elettriche, nozioni di strutture di elettronica di potenza. Basi di macchine termiche e cinematica elementare. Capacità di elaborare simulazioni non dinamiche per le valutazioni energetiche. Programma -­‐ Strutture di veicoli elettrici e ibridi, analisi critica delle varie configurazioni possibili (ibridi serie, parallelo, split, etc.; possibili collocazioni dei motori nei veicoli elettrici, etc.) (10h) -­‐ Discussione sulle caratteristiche richieste al veicolo elettrico e al veicolo ibrido e conseguente impatto sugli azionamenti elettrici impiegati (10h) -­‐ Problematiche connesse con la distribuzione della potenza a bordo veicolo, livelli di tensione, necessità e/o opportunità di convertitori DC-­‐DC. di interfacciamento tra batterie e azionamenti, etc. (10h) -­‐ Tipi di batterie e loro impiego nei diversi tipi di veicoli, densità di potenza e di energia, eventuale uso di supercondensatori per agevolare la frenata rigenerativa e transitori rapidi in genere (10h) -­‐ Strutture di azionamento adatte ai diversi impieghi, motorizzazioni previste e prevedibili, discussione e dimensionamento di massima (12h) -­‐ Confronto strutturale e di prestazioni (dimensioni del motore e del convertitore, costi, capacità di sovraccarico etc.) tra le varie soluzioni di azionamento proponibili, anche in relazione alle diverse tipologie di veicoli (20h) -­‐ Considerazioni conclusive allo stato dell'arte e prospettive future (8h) Esercitazioni e laboratori Esercitazioni numeriche ed esperienze di simulazione individuali o di gruppo che convergeranno in un'unica relazione finale parte integrante della verifica di apprendimento. 30
01NKVNC Sistemi elettrici di potenza
Docente: ENRICO CARPANETO – Periodo 2 – Crediti 10 CFU Presentazione Il corso si colloca nell'area di apprendimento dei Sistemi elettroenergetici e ha lo scopo di fornire le nozioni fondamentali per la comprensione e l'analisi dei fenomeni statici e dinamici nei sistemi di trasmissione dell'energia elettrica in Alta Tensione. Vengono trattati approfonditamente la struttura e il modello dei sistemi di trasmissione, le tecniche di analisi delle reti in condizioni stazionarie, i sistemi di controllo della frequenza e della tensione, il comportamento dinamico in condizioni di guasto. Gli argomenti sono sviluppati con un'impostazione applicativa orientata alle problematiche del sistema elettrico nazionale e dei sistemi elettrici industriali. Risultati di apprendimento attesi I contenuti trattati intendono fornire conoscenze e capacità di comprensione relative ai modelli e tecniche numeriche di soluzione delle reti elettriche di trasmissione in condizioni normali e di guasto, al funzionamento dinamico e al controllo dei sistemi elettrici. Prerequisiti / Conoscenze pregresse Le conoscenze e abilità richieste come prerequisiti per il corso riguardano: nozioni di base di calcolo matriciale, elettrotecnica, principi dei controlli automatici; conoscenza della struttura dei sistemi elettrici di produzione, trasporto e utilizzazione dell'energia elettrica; conoscenza del comportamento delle macchine elettriche in condizioni normali e di guasto, e della dinamica delle macchine elettriche; abilità nell'uso di supporti informatici di base (editor di testi e foglio elettronico). Programma 1. Struttura e modello dei componenti dei sistemi di trasmissione (12 ore): Struttura delle reti elettriche di trasmissione, interconnessioni, stato del neutro. Modello delle linee elettriche, condizioni di funzionamento di linee con estremo ricevente non controllato e controllato. Limiti di trasmissione delle linee. Esempi di calcolo per reti a due nodi. Modello dei trasformatori. Trasformatori di controllo. Modello dei carichi. Modello dei sistemi di generazione, vincoli e canali di regolazione attivo e reattivo. Trasmissione flessibile in corrente alternata (FACTS). Sistemi di trasmissione ad alta tensione in corrente continua (HVDC). 2. Analisi delle reti di trasmissione (12 ore): Costruzione della matrice delle ammettenze nodali per reti magliate senza e con mutui accoppiamenti. Classificazione dei nodi e delle variabili di rete. Equazioni di load-­‐flow e loro soluzione con i metodi di Gauss-­‐Seidel e di Newton-­‐Raphson. Load-­‐flow disaccoppiato e load-­‐flow in 'corrente continua'. Load-­‐flow nei sistemi con slack distribuito. Analisi di sensitività. 3. Analisi dei disservizi nel sistema di trasmissione (6 ore): Calcolo delle correnti di cortocircuito in una rete. Aspetti generali e modelli. Matrice delle impedenze nodali: significato dei termini e tecniche di costruzione. Calcolo delle correnti di cortocircuito trifase in reti magliate. Calcolo delle correnti di cortocircuito trifase. Applicazioni del metodo delle componenti simmetriche per guasti dissimmetrici. Studio dei disservizi. Fattori di distribuzione derivati dalla matrice delle impedenze nodali. 4. Introduzione allo studio dei fenomeni dinamici (3 ore): Transitori elettromagnetici, elettromeccanici e di frequenza media. Punto di equilibrio, analisi alle piccole e grandi variazioni, dinamica dei fenomeni lenti e veloci. Modelli approssimati. 5. Regolazione della frequenza e della potenza attiva (9 ore): Equazione meccanica dei generatori. Regolazione di velocità di un gruppo in funzionamento isolato. Dinamica degli impianti di produzione (gruppi termoelettrici e idroelettrici). Regolazione p rimaria, regolazione secondaria, regolazione delle potenze esportate. 6. Dinamica delle macchine rotanti (12 ore): Dinamica del motore asincrono: richiami sulla trasformazione di Park, modelli semplificati, applicazioni impiantistiche (corto circuito, avviamento, distacco). Dinamica della macchina sincrona: avvolgimenti di smorzamento, circuiti equivalenti e parametri dinamici, modelli semplificati, comportamento in corto circuito. 7. Regolazione della tensione e della potenza reattiva (6 ore): Modello dei componenti per la regolazione della tensione (sistemi di eccitazione degli alternatori, compensatori sincroni, induttori e condensatori, FACTS); regolazione primaria e secondaria della tensione. 8. Stabilità per piccole e grandi perturbazioni (9 ore): Stabilità alle piccole perturbazioni, autovalori del sistema linearizzato. Stabilità alle grandi perturbazioni, bacino di attrazione dei punti di equilibrio. Valutazione della stabilità transitoria con il criterio delle aree. Provvedimenti per migliorare la stabilità transitoria. Controllo in emergenza per grandi perturbazioni. Esercitazioni e laboratori -­‐ Esercitazioni di calcolo (10 ore): modello dei componenti per sistemi di trasmissione; calcoli su sistemi a due nodi e tre nodi; calcolo dei flussi di potenza e delle correnti di cortocircuito nelle reti magliate. -­‐ Laboratorio informatico (21 ore): studio al calcolatore di una rete di trasmissione: calcolo dei flussi di potenza e delle correnti di cortocircuito; simulazione e analisi di fenomeni dinamici. 31
12CINNC Sistemi energetici
Docente: MARCO BADAMI – Periodo 2 – Crediti 8 CFU Presentazione Il corso si propone di fornire gli elementi fondamentali delle macchine a fluido e dei sistemi energetici, con particolare riferimento al principio di funzionamento, agli aspetti di carattere costruttivo, alla valutazione delle prestazioni delle macchine e degli impianti nelle quali operano. Risultati di apprendimento attesi Il corso fornisce agli studenti le capacità per le scelte relative per i principali sistemi energetici, i loro componenti e le loro applicazioni, tenendo in conto gli aspetti funzionali, energetici, economici ed ambientali. Prerequisiti / Conoscenze pregresse Conoscenze preliminari di base di Termodinamica e Meccanica. Programma Richiami di Termodinamica, Termochimica e Fluidodinamica [4.5 h Lez., 1.5 h Es.] Classificazione delle macchine a fluido. I Principio della Termodinamica in forma Lagrangiana ed Euleriana. II Principio della Termodinamica. Legge di stato dei gas. Leggi di evoluzione. Equazioni di conservazione della massa, quantità di moto e momento della quantità di moto. Definizione dei rendimenti e calcolo del lavoro per le macchine motrici ed operatrici. Ugelli e Diffusori [3 h Lez., 3 h Es.] Velocità del suono e proprietà di ristagno in una corrente fluida. Flusso isoentropico di una corrente unidimensionale stazionaria. Pressione critica e condizioni di criticità. Funzionamento di ugelli e diffusori in condizioni di progetto e "fuori progetto". Rendimento di ugelli e diffusori. Impianti Termoelettrici a Vapore [6 h Lez., 4.5 h Es.] Il ciclo Rankine-­‐Hirn. Metodi per aumentare il rendimento del ciclo. Impianti a vapore cogenerativi. Regolazione degli impianti a vapore. Turbine a Vapore e a Gas [7.5 h Lez., 3 h Es.] Richiami sull’espressione del lavoro in una turbomacchina; triangoli di velocità. Turbina assiale semplice ad azione; descrizione della macchina, triangoli di velocità, profili delle palettature; espressione del lavoro e del rendimento nel caso ideale e reale. Turbina assiale a salti di velocità; descrizione della macchina, triangoli di velocità e profili delle palettature; espressione del lavoro e del rendimento nel caso ideale. Turbina a salti di pressione: fattore di recupero. Turbina assiale semplice a reazione; grado di reazione; triangoli di velocità e profili delle palettature; espressione del lavoro e del rendimento nel caso ideale e reale. Perdite caratteristiche delle turbine a reazione. Turbocompressori [6 h Lez., 3 h Es.] Richiami sul lavoro di compressione ideale e reale con scambi termici, rendimento isoentropico ed idraulico. Compressore centrifugo: triangoli di velocità, lavoro di compressione e sua espressione in funzione dei coefficienti adimensionali. Determinazione della caratteristica manometrica del compressore centrifugo. Compressore assiale: triangoli di velocità e profili delle palettature. Espressione del lavoro di compressione e sua espressione in funzione dei coefficienti adimensionali; caratteristica manometrica del compressore assiale. Instabilità di funzionamento: ciclo di pompaggio e stallo rotante. Regolazione dei turbocompressori. Turbopompe [6 h Lez., 3 h Es.] Definizioni delle grandezze caratteristiche di funzionamento e dei rendimenti delle macchine idrauliche operatrici e motrici. Caratteristica di una turbopompa centrifuga e assiale. Funzionamento in similitudine delle turbopompe: numero di giri caratteristico. Regolazione delle turbopompe. Problematiche relative all'installazione delle turbopompe: cavitazione ed NPSH. Impianti Turbogas [6 h Lez., 1.5 h Es.] Il ciclo Joule-­‐Brayton. Calcolo del rendimento e del lavoro ideale e reale. La rigenerazione. Impianti Turbogas cogenerativi. La regolazione degli impianti turbogas. Impianti a Ciclo Combinato Gas-­‐Vapore [1.5 h Lez., 1.5 h Es.] Impianti combinati gas-­‐vapore. Bilancio energetico e calcolo del rendimento. Il Generatore di Vapore a Recupero. Cicli combinati cogenerativi. Motori Alternativi a Combustione Interna [6 h Lez., 3 h Es.] Motori a ciclo Otto e Diesel, calcolo del rendimento, della potenza e della pressione media. Apparato della distribuzione nei motori alternativi, coefficiente di riempimento, alimentazione del combustibile e combustione nei motori alternativi a combustione interna. Variazione della potenza utile con le condizioni di alimentazione e sovralimentazione dei motori. Caratteristica meccanica e di regolazione. Applicazioni alla cogenerazione. Turbine idrauliche [4.5 h Lez., 3 h Es.] Principali caratteristiche costruttive, di funzionamento e di regolazione delle turbine Pelton, Francis e Kaplan. 32
22EBHNC
Tesi
Periodo non definito – Crediti 16 CFU La tesi deve essere elaborata in modo originale dallo studente sotto la guida di un relatore. E' richiesto che lo studente svolga autonomamente la fase di studio approfondito di un problema tecnico progettuale, prenda in esame criticamente la documentazione disponibile ed elabori il problema, proponendo soluzioni ingegneristiche adeguate. Il lavoro può essere svolto presso i dipartimenti e i laboratori dell'Ateneo, presso altre università italiane o straniere, presso laboratori di ricerca esterni e presso industrie e studi professionali con i quali sono stabiliti rapporti di collaborazione. L'esposizione e la discussione dell'elaborato avvengono di fronte all’apposita Commissione. Il laureando dovrà dimostrare capacità di operare in modo autonomo, padronanza dei temi trattati e attitudine alla sintesi nel comunicarne i contenuti e nel sostenere una discussione. La Tesi può essere eventualmente redatta e presentata in lingua inglese. Procedura per presentare e discutere la tesi: Presentare la domanda di laurea e consegnare il materiale richiesto dalla segreteria centrale entro le scadenze indicate dall'Ateneo. Consegnare il file PDF della tesi entro la scadenza alla segreteria didattica del Collegio di Ingegneria Elettrica (Dipartimento Energia, lato nord). Preparare e consegnare alla segreteria didattica del Collegio di Ingegneria Elettrica il sommario della tesi in lingua italiana (2 pagine doppia colonna fronte-­‐retro). Portare almeno una copia della tesi per la discussione pubblica. Preparare una presentazione (es. PowerPoint) con un massimo di 15 videate, da presentare durante la sessione di laurea in non oltre 10 minuti, indicando prevalentemente il contributo originale personale. Durante la sessione di laurea, la presentazione è seguita dalla discussione pubblica della tesi con la Commissione di laurea Al termine della sessione di laurea, durante la proclamazione, verrà consegnato il diploma di laurea originale. 33
34CWHNC Tirocinio
Referente tirocini: ANTONINO FRATTA – Periodo non definito – Crediti 8 CFU Per lo svolgimento del tirocinio occorre seguire le regole generali di Ateneo, insieme alle seguenti regole stabilite dal Collegio di Ingegneria Elettrica: (1) Il Coordinatore della Commissione Tirocini del Collegio di Ingegneria Elettrica è delegato dal Collegio ad approvare il progetto formativo. (2) Il Collegio prevede la possibilità di effettuare tirocini curricolari nei Dipartimenti del Politecnico di Torino, ma soltanto all’interno di team studenteschi ufficialmente costituiti presso il Politecnico di Torino. In questo caso, il docente di riferimento per il tirocinio non deve essere il docente di riferimento del team studentesco presso l’Ateneo. (3) Nel caso di studenti già inseriti nel mondo del lavoro, l’eventuale attività di tirocinio deve essere svolta oltre l’orario di lavoro. (4) In nessun caso possono essere riconosciuti crediti di tirocinio per attività lavorative in corso o pregresse. (5) Entro dieci giorni dal termine del periodo di tirocinio lo studente deve consegnare il libretto di tirocinio, firmato da chi di competenza, all’ufficio Stage&Job del Politecnico di Torino. (6) Al termine del tirocinio, in aggiunta alla documentazione prevista dall’Ateneo, viene richiesta al tirocinante una relazione di tre pagine contenente le indicazioni sull’attività svolta e le opinioni personali sull’utilità dell’attività svolta nel processo di formazione. (7) Il periodo di tirocinio non può essere utilizzato per svolgere attività di tesi di laurea Magistrale. 34
02ODKNC
Valutazione e gestione del rischio nell'industria e nei cantieri
Docente: MARIO PATRUCCO – Periodo 2 – Crediti 12 CFU La figura professionale dell'ingegnere è caratterizzata da una cultura della sicurezza compenetrata nella propria formazione. Non sarebbe d'altronde possibile una progettazione -­‐fatto precipuamente ingegneristico-­‐ che prescinda tanto da un dimensionamento che tenga conto delle condizioni realizzative e delle caratteristiche anche in termini di sicurezza del risultato attuativo dell'oggetto della progettazione stessa. D'altro canto anche il mantenimento dell'efficienza di quanto realizzato non può esulare da tali criteri. Tale base formativa necessita di un implemento specificamente rivolto alla corretta gestione della sicurezza nella fase di realizzazione del progetto, in particolare termini di sicurezza del lavoro nelle sue varie accezioni, tra cui la prevenzione degli infortuni e delle malattie professionali dei lavoratori ai luoghi di lavoro rivestono un ruolo determinante, così come il contenimento dell'impatto verso l'esterno delle varie tipologie di attività. Seguendo tale impostazione il corso nella prima parte fornisce agli allievi ingegneri nozioni finalizzate a renderli in grado di affrontare in modo organico e rigoroso (il rischio è un numero, non un aggettivo!) i problemi di identificazione dei fattori di pericolo, quantificazione e gestione dei rischi ai fini della analisi e costruzione della sicurezza del lavoro in particolare in tutte le situazioni operative in cui l'approccio probabilistico può essere ricondotto a quanto indicato nel documento 5196/94 (GAH) curato dalla Comunità Economica Europea, dal punto di vista tecnico e con riferimento alle vigenti normative. Per quanto specificatamente attiene alle problematiche di igiene industriale, sono impartite nozioni sulle tecniche di quantificazione della concentrazione degli inquinamenti e delle condizioni espositive dei lavoratori mediante misure, nonché di impostazione dei progetti di bonifica per i principali inquinanti chimici e fisici; sono inoltre discussi gli aspetti di rilevamento e controllo delle emissioni. Un modulo specifico è dedicato alla trattazione degli eventi di guasto come causa di deviazione dalle condizioni di progetto ed alle tecniche di progettazione e manutenzione di macchine e sistemi. Coerentemente con l'attuale approccio alla questione tutta l'analisi dei sistemi sicurezza viene impostata in ottica di qualità. Le tematiche oggetto del corso sono affrontate, oltre che tramite una fase teorica preliminare, anche attraverso esemplificazioni tratte da casi reali e con lo sviluppo di analisi assistite da parte degli allievi. Nella seconda parte vengono approfonditi gli aspetti di sicurezza nei cantieri temporanei e mobili, sia per quanto riguarda le normative specifiche di comparto, sia per quanto riguarda gli aspetti connessi con le scelte progettuali e di gestione della sicurezza in corso d’opera e nelle fasi di manutenzione. Gli argomenti trattati e la loro ripartizione tanto in termini temporali quanto in termini di rapporto fra aspetti di principio e sviluppo di tipo applicativo sono stati impostati in modo coerente con quanto previsto in art. 98 D.Lgs 9-­‐4-­‐08 n.81 e s.m.i. Risultati di apprendimento attesi Al termine del corso l'allievo potrà affrontare gli aspetti di analisi e gestione della sicurezza e salute del lavoro. Con specifico riferimento ai descrittori di Dublino: -­‐ conoscenza e capacità di comprensione: delle problematiche associate alla identificazione dei fattori di pericolo, ed ai concetti di quantificazione e gestione dei rischi per la sicurezza ai luoghi di lavoro; -­‐ capacità di applicare conoscenza e comprensione: su problemi elementari di identificazione dei fattori di pericolo mediante tecniche formalizzate; -­‐ autonomia di giudizio: su problemi elementari di quantificazione delle conseguenze sulla sicurezza e salute in termini di worst credible case; -­‐ abilità comunicative: su esempi elementari di impostazione delle fasi di informazione e formazione (ovviamente non di addestramento in questo contesto) rigorosamente impostate sulla base della valutazione dei rischi; -­‐ capacità di apprendimento: da dimostrare attraverso analisi autonome sviluppate su tematiche discusse a lezione (e.g. analisi critica di scenari incidentali). Lo studente acquisirà alla fine dell'insegnamento una metodologia atta a svolgere incarichi p rofessionali di: -­‐ Coordinatore per la Progettazione (progettista del piano di sicurezza e coordinamento della sicurezza per l'esecuzione di lavori pubblici e privati incaricato dalla Committenza); -­‐ Coordinatore per la Esecuzione (direttore dei lavori del piano di sicurezza e coordinamento per l'esecuzione di lavori pubblici e privati incaricato dall'Impresa Appaltatrice); -­‐ Progettista del Piano Operativo di Sicurezza per l'esecuzione di lavori pubblici e privati (incaricato dall'Impresa Appaltatrice); -­‐ Direttore del piano operativo di sicurezza (incaricato dall'Impresa Appaltatrice); -­‐ Direzione dei lavori nei cantieri (incaricato dalla Committenza); -­‐ Direzione tecnica dei cantieri (incaricato dall'Impresa Appaltatrice). Abilitazione ex art. 98 D.Lgs 9-­‐4-­‐2008 n. 81 e s.m.i. La frequenza e il superamento dell’esame costituiscono requisito professionale per poter operare come coordinatore per la progettazione e coordinatore per la esecuzione ex art. 98 D.Lgs 9-­‐4-­‐08 n.81 e s.m.i. Prerequisiti / Conoscenze pregresse Nozioni di base di chimica e fisica. Rudimenti di informatica. 35
Programma PRIMA PARTE Argomento (modulo giuridico ex all.XIV D.Lgs 81/08 -­‐ totale 28 h) -­‐-­‐ Generalità preliminari; -­‐ Legislazione di base in materia di sicurezza e di igiene sul lavoro; la normativa contrattuale inerente gli aspetti di sicurezza e salute sul lavoro; la normativa sull’assicurazione contro gli infortuni sul lavoro e le malattie professionali; Le normative europee (sociali ed economiche) e la loro valenza; le norme di buona tecnica; le Direttive di prodotto; -­‐-­‐ Metodologie per l’individuazione, l’analisi e la valutazione dei rischi (scenari di infortuni e malattie professionali lavoro correlati); -­‐-­‐ La disciplina sanzionatoria e le procedure ispettive; -­‐-­‐ Le norme di buona tecnica e le direttive di prodotto. Argomento (modulo metodologico-­‐organizzativo ex all.XIV D.Lgs 81/08 -­‐ totale 16 h) -­‐-­‐ La stima dei costi della sicurezza; -­‐-­‐ La manutenzione e il fascicolo tecnico. Argomento (modulo tecnico ex all.XIV D.Lgs 81/08 -­‐ totale 52 h) -­‐-­‐ Metodologie per l’individuazione, l’analisi e la valutazione dei rischi (scenari di infortuni e malattie professionali lavoro correlati); -­‐ I rischi connessi con l’uso di macchine e attrezzature di lavoro; -­‐-­‐ Malattie professionali; -­‐-­‐ Il rischio fisico: rumore; -­‐-­‐ Il rischio chimico, biologico e cancerogeno; -­‐-­‐ Il rischio elettrico e la protezione contro le scariche atmosferiche; -­‐-­‐ I rischi da movimentazione manuale dei carichi; -­‐-­‐ I rischi di incendi ed esplosioni. Argomento (modulo pratico ex all.XIV D.Lgs 81/08 -­‐ totale 24 h) -­‐-­‐ Misurazione dei rischi legati ai luoghi di lavoro ed alle tipologie di attività. SECONDA PARTE Argomento (modulo giuridico ex all.XIV D.Lgs 81/08 -­‐ totale 28 h) -­‐ La legislazione specifica in materia di salute e sicurezza nei cantieri temporanei o mobili e nei lavori in quota; -­‐-­‐ Gli obblighi documentali da parte dei committenti, imprese, coordinatori per la sicurezza (Funzioni ed obblighi delle figure presenti nelle modalità di esecuzione dei Lavori Pubblici). Argomento (modulo tecnico ex all.XIV D.Lgs 81/08 -­‐ totale 52 h) -­‐-­‐ Il rischio negli scavi, nelle demolizioni; -­‐-­‐ Il rischio nelle opere in sotterraneo; -­‐-­‐ I rischi di incendi ed esplosioni in galleria; -­‐-­‐ I rischi connessi con formazioni da escavare contenenti amianto; -­‐-­‐ L’organizzazione in sicurezza del cantiere e il cronoprogramma; -­‐-­‐ Cantieri lineari: caratteristiche, programmazione lavori, organizzazione in sicurezza; -­‐-­‐ Rischi di caduta dall’alto. Ponteggi e opere provvisionali e i rischi nei lavori di montaggio e smontaggio di elementi prefabbricati. Argomento (modulo metodologico-­‐organizzativo ex all.XIV D.Lgs 81/08 -­‐ totale 16 h) -­‐-­‐ Contenuti minimi del piano di Sicurezza e Coordinamento (con esemplificazione specifica per cantieri in sotterraneo). Argomento (modulo pratico ex all.XIV D.Lgs 81/08 -­‐ totale 24 h) -­‐-­‐ L’organizzazione in sicurezza del cantiere (applicazione specifica al caso di realizzazione di opere in sotterraneo); -­‐-­‐ Stesura dei Piani di Sicurezza e Coordinamento (applicazione specifica al caso di realizzazione di opere in sotterraneo); -­‐-­‐ Analisi di rischi specifici connessi con l’utilizzo di macchine da cantiere in sotterraneo. Organizzazione dell'insegnamento PRIMA PARTE: Esercitazioni e laboratori vertono sull'analisi di casi e sullo sviluppo di "tesine". Di ogni esercitazione e laboratorio è richiesta, in sede di valutazione finale, una relazione scritta a gruppi. Sono previste a seconda degli anni alcune esercitazioni fuori sede presso laboratori, unità produttive e cantieri. SECONDA PARTE: Sviluppo e redazione di un argomento specifico da inserire in un Piano di Sicurezza e Coordinamento oppure in un Piano Operativo di Sicurezza. 36
Politecnico di Torino – Dipartimento Energia – Collegio di Ingegneria Elettrica Corso Duca degli Abruzzi 24, 10129 Torino, Italy www.polito.it 37