Esami di Stato
Prima Sessione Giugno 2009
PROVA SCRITTA
23 Giugno 2009
VECCHIO ORDINAMENTO
Ingegneria AEROSPAZIALE
Tema n. 1
Si considera un velivolo da trasporto transonico della classe di 250 passeggeri, bimotore con motori
posizionati sotto le semiali. Le ali hanno le seguenti caratteristiche: apertura 55 metri, angolo di
freccia di 35 gradi al 25% della corda, angolo diedro di 7 gradi.
Il candidato definisca la architettura generale del velivolo attraverso almeno i punti seguenti:
1. una sezione di fusoliera,
2. un layout qualitativo dei passeggeri e dei containers,
3. un trittico del velivolo,
4. superfici di ipersostentazione e di controllo.
Inoltre, con riferimento alle superficie di controllo e di ipersostentazione, il candidato illustri i
criteri per il dimensionamento delle superfici di ipersostentazione e di controllo alla luce delle
normative Far o JAR 25.
Infine, il candidato descriva i metodi analitici e/o numerici per il dimensionamento aerodinamico
ad alta velocità delle ali.
Tema n. 2
Con riferimento ad un velivolo da trasporto transonico da 250 posti, il candidato definisca una
sezione tipica di fusoliera e illustri i metodi per il dimensionamento delle strutture primarie della
fusoliera stessa alla luce dei carichi di manovra, di raffica e di pressurizzazione nel caso di strutture
realizzate in lega leggera. Inoltre, alla luce delle recenti proposte di fusoliere in composito, discuta
circa vantaggi e svantaggi di queste fusoliere rispetto a quelle metalliche tradizionali. Il candidato
scelga uno o più particolari strutturali primari (es. corrente, ordinate, finestrino) e illustri le
differenze fra la soluzione metallica e quella in composito.
Ingegneria CHIMICA
Tema n. 1
Il candidato esamini, nell’ambito di un processo industriale di produzione o trasformazione di un
prodotto o prodotti inorganici, due o più dei seguenti punti:
• aspetti termodinamici e cinetici;
• scelta reattoristica;
• salvaguardia ambientale;
• controlli e sicurezza.
Tema n. 2
Il candidato illustri due o più operazioni di separazione con riferimento ai seguenti aspetti:
• criteri di scelta;
• apparecchiature utilizzate;
• campi di applicazione.
Ingegneria CIVILE/Idraulica
Tema n. 1
In un canale rettangolare con pareti in muratura e limo sul fondo, largo 40m, con una pendenza
i=0.001, vi scorre una portata di 80 m3/s. Una paratoia metallica viene sollevata fino ad un’apertura
di 0.4m dal fondo.
Si determini:
1) l’altezza di moto uniforme;
2) l’ampiezza del rigurgito provocato dalla paratoia;
3) il profilo di rigurgito verso monte.
Tema n. 2
Una condotta d’acciaio di diametro pari a 300mm convoglia una portata Q tra due serbatoi distanti
10 Km e posti ad un dislivello di 10 m.
Si progetti una centrale di pompaggio dislocata opportunamente in modo da non avere depressioni
in condotta, tale da aumentare la portata Q del 50%.
Ingegneria CIVILE/ Strutture
Tema n. 1
15°
6m
18 m
Progettare le strutture in carpenteria metallica a parete piena dell’edificio industriale il cui schema è
mostrato in figura. Nel piano ortogonale a quello del disegno i telai principali sono vincolati alla
base mediante una cerniera e l’edificio ha una lunghezza complessiva di 60 m. Sviluppare i calcoli
delle strutture ed i relativi disegni, per gli elementi ritenuti significativi, assumendo che la zona di
realizzazione sia Pisa e che la pressione ammissibile sul terreno sia 0.1 MPa.
Tema n. 2
5m
9m
9m
Progettare le strutture in cemento armato dell’edificio il cui schema è mostrato in figura. Nel piano
ortogonale a quello del disegno i telai principali sono posti ad un interasse di 5 m e l’edificio ha una
lunghezza complessiva di 60 m. Sviluppare i calcoli delle strutture ed i relativi disegni, per gli
elementi ritenuti significativi, assumendo che la zona di realizzazione sia Pisa e che la pressione
ammissibile sul terreno sia 0.1 MPa.
Ingegneria CIVILE/ Trasporti
Tema n. 1
Cinque strade convergono in una zona urbana pianeggiante ma con problemi di spazio, nel senso
che pur non essendoci dei vincoli puntuali precisi si deve cercare di consumare la minore superficie
possibile. Come tipo di intersezione si è scelto di usare una rotatoria.
Tutte le strade si equivalgono dal punto di vista dell’ intensità del traffico, e si pensa che in futuro
saranno percorse, complessivamente per i due sensi di marcia, da un volume di circa 800 veicoli
eq./ora, essendo un traffico di tipo misto, sia di autoveicoli che di veicoli industriali. Gli angoli fra
le strade sono attualmente pari a 0, 90, 180, 230, 280 gradi.
Il candidato progetti l’ intersezione a livello di massima, scegliendo gli elementi necessari e
dandone opportuna giustificazione.
L’ elaborato comprenderà:
una relazione tecnica sufficientemente dettagliata;
una planimetria dell’ intersezione;
eventuali particolari in scala minore.
Tema n. 2
Il candidato esponga in modo organico e ragionevolmente dettagliato le modalità di esecuzione dei
rilevati stradali e dei relativi controlli sperimentali da eseguire per valutarne le caratteristiche
prestazionali.
Tema n. 3
Il candidato esponga in modo organico e ragionevolmente dettagliato, ed avvalendosi
eventualmente anche di esempi numerici, i problemi relativi alla sosta degli autoveicoli in una città
di media grandezza.
Ingegneria EDILE
Ingegneria CIVILE/Edile
Tema n. 1
Dato il lotto di terreno rappresentato in figura, che impegna una superficie ca. 2140 mq, il candidato
progetti un padiglione per esposizioni temporanee (pittura, scultura, collezionismo, modelli di
architettura, ecc.). Il padiglione dovrà essere dotato dei seguenti spazi funzionali:
• Ingresso, biglietteria e guardaroba
• Spazi espositivi
• Servizi igienici esclusivi e per il personale (5 addetti)
• Book shop
• Deposito
• Ufficio e archivio
• Almeno 6 posti auto
Dati urbanistici: If = 0,275 mq/mq - Rc. max =20% - Hmax = 8,00 m
Distanza minima dalla strada principale 7 metri
Distanza minima dal verde pubblico 8 metri
Distanza minima dagli edifici esistenti 10 metri
Elaborati richiesti
Planimetria del lotto con le sistemazioni esterne in scala 1:200
Piante dei livelli significativi in scala 1:100
Due sezioni in scala 1:100
Almeno 3 prospetti in scala 1:100
Vista assonometria e prospettica di insieme e dettagli (anche a mano libera)
Relazione illustrativa sui criteri di progettazione adottati, sul sistema costruttivo scelto e su altri
aspetti a discrezione del candidato
Tema n. 2
Dato il lotto di terreno, perfettamente pianeggiante, rappresentato in planimetria, il candidato ne
elabori lo schema di utilizzazione, tenendo presente che nel lotto devono essere inserite le seguenti
funzioni:
• nuova edilizia residenziale per un carico urbanistico di 40 abitanti circa
• 3 unità commerciali con carico urbanistico massimo di 400 mc ciascuna.
Il candidato è libero di individuare un numero qualsiasi di corpi edilizi, essendo consentito
realizzare le diverse funzioni in un unico edificio o in edifici separati. Comunque sia, i parcheggi
pertinenziali dei servizi commerciali non possono essere al coperto.
Dati di riferimento:
Superficie territoriale St = 8.010 m2
Ru (Sf/St) = 0,5 (superficie fondiaria/superficie territoriale)
If = 1,50 (indice fondiario)
Rc = 50% (rapporto di copertura)
H max residenziale = 10,50 m (altezza massima edifici)
Standard urbanistici: gli spazi pubblici o pertinenziali non potranno essere inferiori al 50% dell’area
e gli spazi a verde pubblico non potranno comunque avere superficie complessivamente inferiore a
1.000 m2
N.B.: l’altezza dei fabbricati venga assunta dalla quota del terreno fino all’intradosso del solaio di
copertura dell’ultimo piano abitabile; il calcolo della volumetria dei fabbricati si effettui
considerando il volume effettivo compreso fra la quota del terreno e l’intradosso del solaio di
copertura dell’ultimo piano abitabile (ovvero al netto degli eventuali spazi di sottotetto e degli
eventuali spazi al piano interrato).
Elaborati richiesti:
1. tavola di lottizzazione, in scala 1: 500
2. schema planimetrico, in scala 1: 500
3. piante, sezioni / prospetti di almeno una tipologia edilizia, in scala 1: 200
4. almeno un particolare costruttivo a scelta del candidato
5. dimensionamento dell’intervento con computo di superfici e volumi
6. verifica degli standard urbanistici
Ingegneria ELETTRONICA
Tema n. 1
Progettare un generatore di forme d’onda programmabile in grado di gestire segnali di tipo
sinusoidale, a gradinata e triangolare.
Si richiede di dimensionare il circuito in modo che: i) il generatore permetta di selezionare il tipo di
onda in uscita; ii) la frequenza dei segnali sia regolabile nel range 100 Hz - 15 kHz; iii) l’ampiezza
dei segnali sia regolabile fino a un valore massimo di 2.5 Volt.
Commentare le scelte circuitali, evidenziandone i pregi e i difetti.
Tema n. 2
Il candidato progetti e dimensioni un regolatore serie di tensione a elementi discreti, che rispetti le
seguenti specifiche elettriche, nel caso di una resistenza di carico nominale RL=100 Ω: i) Tensione
di uscita regolata pari a 12 V; ii) Efficienza ≥ 80%; iii) Coefficiente di regolazione rispetto alla
tensione di rete SV < 0.1; iv) Rout < 10 Ω; v) Corrente massima in uscita Iumax = 120 mA.
Ingegneria INFORMATICA
Tema n. 1
Uno dei componenti fondamentali del nucleo di un sistema operativo è lo scheduler dei processi. Il
candidato, dopo aver delineato le funzionalità di tale componente, progetti il software ad esso
relativo nel caso specifico in cui il sistema possa permettere l'applicazione di due o più politiche di
scheduling. Il candidato fornisca inoltre l'implementazione di una porzione significativa del sistema
in un linguaggio di sua scelta.
Tema n. 2
A supporto delle attività tipiche dell'ingegneria del software sono stati proposti vari formalismi per
la modellazione/caratterizzazione di un sistema software (quali per esempio le macchine a stati, le
reti di Petri, le algebre dei processi, ecc). Il candidato discuta brevemente alcuni di questi
formalismi confrontandone criticamente gli aspetti salienti e, relativamente ad uno di questi,
fornisca un esempio di utilizzo.
Ingegneria MECCANICA
Tema n. 1
In figura si mostra lo schema di un tipico differenziale automobilistico costituito da un albero di
ingresso (con asse parallelo alla direzione del veicolo) che mediante la coppia conica di
trasmissione rinvia il moto ad una corona che a sua volta trascina il perno porta satelliti. Gli
ingranaggi conici satelliti ingranano con i planetari che mettono in rotazione i due semiassi
mediante profili scanalati che quindi portano in rotazione le ruote motrici del veicolo.
La potenza all’albero di ingresso è pari a P = 20 kW, il rapporto di trasmissione richiesto alla
coppia conica fra albero di ingresso e corona deve essere (indicativamente) pari a τD = 5.
Al candidato è richiesto di:
- descrivere il funzionamento del differenziale, in particolare durante la marcia non rettilinea e/o
nella condizione di slittamento di una delle due ruote;
- eseguire gli schemi di equilibrio dei vari elementi del differenziale: la corona conica, il perno
porta satellite, i satelliti, i planetari e i semiassi;
- dimensionare gli elementi principali del differenziale con l’obbiettivo di minimo ingombro
(motivando le assunzioni e le scelte tecniche prese): la dentatura della coppia conica della
trasmissione fra l’albero di ingresso e la corona; la dentatura dell’ingranaggio conico fra planetario
e satellite, ed infine il profilo scanalato;
- eseguire il disegno tecnico dell’assieme differenziale, secondo il dimensionamento eseguito, in
particolare mostrando il montaggio dei cuscinetti.
Figura. Rappresentazione schematica di un tipico differenziale automobilistico.
Tema n. 2
Effettuare il dimensionamento di massima di una pompa centrifuga che deve trasferire una portata
di acqua di 200m3/h tra due bacini aperti all’atmosfera e caratterizzati da un dislivello relativo di
50m. Il motore elettrico che trascina la pompa ruota alla velocità di 2950 giri/min.
In particolare:
•
ricavare il rendimento idraulico dal diagramma allegato (Fig. 1);
•
calcolare le dimensioni principali della macchina;
•
effettuare l’analisi ed il progetto dei triangoli di velocità;
•
tracciare il profilo delle pale;
• dimensionare la chiocciola.
Si considerino noti, da diagrammi statistici, i seguenti parametri:
numero di portata: Ф = cm2/u2 = 0,14
numero di prevalenza: Ψ = gH/u22 = 0,5
split factor: σ = c2tz/c2t∞ = 0,8
Si fornisce inoltre il diagramma di Fig.2, che riporta l’andamento dei coefficienti di velocità così
definiti:
Kcm1 = cm1/(2gH)1/2
Kcm2 = cm2/(2gH)1/2
dove cm1 e cm2 rappresentano le velocità meridiane del fluido all’ingresso e all’uscita della girante.
Fig. 1: rendimento idraulico (attenzione alle unità di misura, americane).
Fig. 2: coefficienti di velocità, Kcm1 e Kcm2, al variare di ns (con ns = n Q1/2/H3/4, dove n espresso in
giri/minuto, Q espresso in m3/s, H espresso in m).
