Collegio del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale
Verbale N. 27 del 24/10/2008
Il giorno 24 Ottobre 2008 alle ore 16:00 il Collegio del Dottorato di Ricerca in Ingegneria
Industriale si è riunito nella Sala lettura del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Materiali,
per via telematica presso l'Universitè Libre de di Bruxelles, presso l'Universidad Autonoma
Metropolitana Divisiòn de Ciencias Basicas e Ingenierìa Departamento de Ingenierìa de
Procesos e Hidraulica- Itzapalab Mexico, presso la Luisiana State University Department of
Chemical Engineering, e presso il Dpto. Ingeniería Química. Facultad de Ciencias Químicas,
Universidad de Castilla-La Mancha, per discutere e deliberare sull’ordine del giorno previsto.
Risultano presenti: R. Baratti, , R. Carta, D. Cocco, A. Lallai, , I. Marongiu, A. Montisci, G.
Mura, P. Puddu.
Assenti giustificati: M. T. Pilloni, F. Pilo, A. Fanni, B. Picasso, M. Grosso, A. Viola, S.
Palmas, G. Tola, J. A. Calderon, M. Kinnaert, M. Rodrigo, J. Romagnoli.
Assenti non giustificati: F. Ginesu, N. Locci, P. L. Priolo, D. Romano, M. Usai.
Constatata la presenza del numero legale, il Coordinatore apre la seduta che prevede il
seguente ordine del giorno:
1. Ratifica del verbale della seduta precedente;
2. Comunicazioni;
3. Pratiche studenti;
4. Scuola Dottorato;
5. Riconoscimento crediti;
6. Designazione commissione giudicatrice esame finale XX e XXI ciclo;
7. Ammissione all’esame finale per il conseguimento del titolo;
8. Proposta commissione di concorso XXIV ciclo;
9. Piani consuntivi delle attività A.A. 2007/2008 dei dottorandi del XXI e XXII ciclo;
10. Piani preventivi delle attività A.A. 2008/2009 dei dottorandi del XXII ciclo;
11. Presentazione attività consuntive A.A. 2007/2008 da parte dei dottorandi del XXII
ciclo;
12. Ammissione al successivo anno dei dottorandi del XXII ciclo;
13. Varie ed eventuali.
Il Coordinatore propone ad inizio seduta di modificare l’ordine del giorno, sostituendo il
punto 4: “Scuola Dottorato” con il punto “Richieste Studenti”. Questo in quanto il Direttore
della Scuola comunica che il calendario dei corsi non è ancora pronto, in quanto sarà discusso
nella prossima seduta del Collegio della Scuola di Dottorato per la necessità di espletare delle
richieste di dottorandi sopravvenute solo recentemente.
1. Ratifica del verbale della seduta precedente
Il verbale precedente è stato ratificato all’unanimità.
2. Comunicazioni
Il Coordinatore informa il Collegio che il dottorando Simone ORRU’ (XXIII ciclo) rinuncia
al proseguimento del Dottorato.
Il Coordinatore informa il Collegio che sta predisponendo la modifica della pagina del sito
del Dottorato relativa alle tesi pubblicate al fine di meglio garantire la proprietà intellettuale
1
dei Dottori di Ricerca e di fornire indicazioni della loro attuale occupazione. La modifica
verrà realizzata tramite un contratto dell’importo stimato di 300 euro.
Il Coordinatore informa il Collegio che sono stati accreditati al Dottorato nuovi
finanziamenti: 540 euro, come integrazione della dotazione e 129 euro derivanti da tasse e
contributi.
Il Coordinatore informa il Collegio che il modulo di valutazione del Dottorato e’ pronto e ne
mette a disposizione una copia per eventuali osservazioni.
Il Coordinatore informa il Collegio che proporrà nel prossimo Collegio l’approvazione di
richiedere per tutti i dottorandi una valutazione della Tesi da parte di un Docente esperto nella
materia.
3. Pratiche Studenti
I dottorandi Alessandro SERPI e Silvia D’ALESIO chiedono al Collegio di essere autorizzati
a redigere la tesi in lingua inglese; il Collegio, dopo ampia discussione approva ad unanimità
(Allegati 3.1-3.2).
Il presente punto all’ordine del giorno è approvato seduta stante.
4. Richieste Studenti
L’ing. Fabio SERRA chiede di poter svolgere presso il Process and Energy Laboratory della
University od Technology di Delft, in Olanda, un periodo di 6 mesi, dal 1 Dicembre 2008 al
31 Maggio 2009, una parte della propria attività di ricerca. Il Collegio, dopo ampia
discussione, approva all’unanimità (Allegato 4.1).
L’ing. Jesus RODRIGUEZ chiede di poter svolgere presso l’Institute of Inorganic Chemistry
dell’Univerità di Erlangen-Numberg (Germania) un periodo di 3 mesi, dal 24 Gennaio 2009,
una parte della propria attività di ricerca. Il Collegio, dopo ampia discussione, approva
all’unanimità (Allegato 4.2).
L’ing. Francesco DESOGUS chiede di poter svolgere presso Dipartimento di Modellistica per
l’Ingegneria sez. Ingegneria Chimica e di Processo dell’Università della Calabria un periodo
un periodo di sei mesi, dall’1 dicembre 2008 al 31 maggio 2009, una parte della propria
attività di ricerca. Il Collegio, dopo ampia discussione, approva all’unanimità (Allegato 4.3).
5. Riconoscimento crediti
Il Coordinatore porta all’attenzione del Collegio alcune domande di riconoscimento crediti
per attività formative. Verificata la congruenza con quanto deliberato nelle precedenti sedute
e la presenza di tutta la documentazione richiesta, il Collegio approva il riconoscimento dei
crediti per le attività formative svolte dai dottorandi del XXI ciclo Alessandro Serpi, Gian
Giuseppe Soma e Silvia D’Alesio, come di seguito riportato.
Alessandro Serpi (Allegato 5.1)
ATTIVITA'
ORE CREDITI ESAME CREDITI ATTESTATO TOTALE
III° ANNO
Corso di “Controllo dei Processi in
60
Regime di Qualità” (prof. D. Salimbeni)
Corso di “Energetica elettrica” (prof. A.
60
Damiano)
5,0
No
0
Sì
5,0
5,0
No
0
Sì
5,0
2
“Scuola
Nazionale
Dottorato
in
Convertitori, Macchine e Azionamenti
35,5
3,55
No
Elettrici”, IX edizione, Bressanone (BZ),
04-07 Marzo 2008
Congresso
internazionale,
10th
International Workshop on Advanced
3,0
No
Motion Control – AMC’08, Trento, 26-28
Marzo 2008
Congresso
internazionale,
19th
International Symposium on Power
Electronics, Electrical Drives, Automation 3,0
No
and Motion – Speedam 08, Ischia, 11-13
Giugno 2008
Congresso internazionale, 39th Power
Electronics Specialists Conference –
3,0
No
PESC 08, Rhodes – Grecia, 15-19 Giugno
2008
TOTALE III° ANNO 22,55
0
Sì
3,55
0
Sì
3,0
0
Sì
3,0
0
Sì
3,0
Totale crediti nei 3 anni: 1,6+2,33+22,55 = 26,48
Gian Giuseppe Soma (Allegato 5.2)
ATTIVITA'
ORE CREDITI ESAME CREDITI ATTESTATO TOTALE
III° ANNO
Congresso
internazionale,
CIRED
Seminar
2008:
SmartGrids
for
3,0
No
Distribution” – Francoforte, 23-24 Giugno
2008
Corso di formazione “Dal risparmio
energetico alla certificazione energetica”
8
0,64
No
(Azienda Ospedaliera Brotzu, Cagliari, 20
Giugno 2008)
Seminario “Impianti solari fotovoltaici:
progettazione esecutiva in conto energia”
20
1,6
No
(ENERGY MANAGER TEAM, Cagliari,
3-5 Aprile 2008)
TOTALE III° ANNO 5,24
0
Sì
3,0
0
Sì
0,64
0
Sì
1,6
Totale crediti nei 3 anni: 9,4+13,54+5,24 = 28,18
Silvia D’Alesio (Allegato 5.3)
ATTIVITA'
ORE CREDITI ESAME CREDITI ATTESTATO TOTALE
I° ANNO
Corso di “Gasdinamica” (prof. F. Nurzia)
ATTIVITA'
60
5,0
Sì
1
libretto
6,0
TOTALE I° ANNO 6,0
ORE CREDITI ESAME CREDITI ATTESTATO TOTALE
II° ANNO
Corso di “Modellazione di sistemi a
60
5,0
Sì
fluido” (prof. F. Cambuli)
TOTALE II° ANNO 6,0
3
1
libretto
6,0
ATTIVITA'
ORE CREDITI ESAME CREDITI ATTESTATO TOTALE
III° ANNO
Corso
di
“Sperimentazione
sulle
50
4,0
Sì
macchine” (prof. N. Mandas)
Congresso internazionale “Inore 2008”, 43,0
No
8 Maggio 2008, Comrie Croft, Scozia
Corso Internazionale dal titolo “Supergen
Marine
Energy
Research
Consortium/Second Doctoral Training
40
4,0
No
Programme Workshop”, Heriot-Watt
University Orkney Campus, Scotland,
UK, 24 - 27 Giugno 2008
Corso Internazionale dal titolo “Supergen
Marine
Energy
Research
Consortium/Third
Doctoral
Training
40
4,0
No
Programme Workshop”, University of
Strathclyde, Scotland, UK, 08 - 11
Settembre 2008
TOTALE III° ANNO 16,0
1
libretto
5,0
0
Sì
3,0
0
Sì
4,0
0
Sì
4,0
Totale crediti nei 3 anni: 6,0+6,0+16,0 = 28,0
6. Designazione commissione giudicatrice esame finale XX e XXI ciclo
Il Collegio dopo ampia discussione propone la seguente commissione per l’esame finale del
XX e XXI ciclo:
Prof. Antonio VIOLA,
Università di Cagliari
Prof. Bernardo FORTUNATO,
Politecnico di Bari
Prof. Enrico PAGANO,
Università di Napoli – Federico II
Supplenti:
Prof. Mariangela USAI, Università di Cagliari
Prof. Diego IANNUZZI, Università di Napoli – Federico II
Prof. Luca CRISTOFOLINI, Università di Bologna
Il presente punto all’ordine del giorno è approvato seduta stante.
7. Ammissione all’esame finale per il conseguimento del titolo.
Il Collegio delibera che per l’ammissione all’esame finale dei dottorandi del XX e XXI ciclo,
che hanno presentato domanda, si procederà a:
verificare il raggiungimento dei crediti formativi richiesti, ripartiti nelle due categorie:
crediti obbligatori e a scelta così come precedentemente deliberato dal Collegio;
approvare il piano consuntivo delle attività svolte durante il terzo anno;
approvare la presentazione delle attività svolte nell’arco del triennio da parte dei
dottorandi del XX e XXI ciclo. Tale presentazione avrà luogo il 18/12/2008;
4
stilare una relazione finale su ciascun candidato sulla base anche della presentazione
orale.
A tal fine, ferme restando le incombenze previste dal vigente regolamento di Ateneo, i
candidati dovranno:
predisporre il piano consuntivo delle attività svolte durante il terzo anno;
predisporre la presentazione orale delle attività svolte nell’arco del triennio;
consegnare, entro il 18/12/2008, la tesi finale di dottorato al Coordinatore, che la
metterà a disposizione del Collegio dei Docenti, prima della presentazione delle
attività del terzo anno da parte dei dottorandi. La mancata consegna pregiudicherà
l'ammissione all'esame finale.
8. Proposta commissione di concorso XXIV ciclo
Il Collegio dei Docenti dopo ampia discussione propone la seguente commissione per l’esame
di ammissione al XXIV ciclo di dottorato:
Prof. Renzo CARTA, DICM, Università di Cagliari
Prof. Teresa PILLONI, DIMECA, Università di Cagliari
Prof. Fabrizio PILO, DIEE, Università di Cagliari
Supplenti
Prof. Roberto BARATTI, DICM, Università di Cagliari
Prof. Augusto MONTISCI, DIEE, Università di Cagliari
Il Collegio dopo ampia discussione ha stabilito di riservare un posto ad uno studente
straniero meritevole; qualora non dovesse essere selezionato alcun candidato, la borsa verrà
riutilizzata all’interno dello stesso bando.
Il presente punto all’ordine del giorno è approvato seduta stante.
9. Piani consuntivi delle attività A.A. 2007/2008 dei dottorandi del XXI e XXII ciclo
Si procede all’esame dei piani consuntivi e alla verifica della rispondenza con le precedenti
delibere del Collegio. Sono approvati i piani dei seguenti dottorandi:
XXI ciclo: Silvia D’ALESIO, Alessandro SERPI e Gian Giuseppe SOMA (Allegati
9.1-9.3);
XXII ciclo: Mariarosa BRUNDU, Mario CASCETTA, Efisio CASTI, Nicola CAU,
Francesco DESOGUS, Anna MEREU, Simone PANI, Ruiz Jesus RODRIGUEZ e
Fabio SERRA (Allegati 9.4-9.12).
10. Piani preventivi delle attività A.A. 2008/2009 dei dottorandi del XXII ciclo;
Si dà lettura dei piani preventivi e verificata la congruenza con le delibere del Collegio
vengono approvati i piani dei seguenti dottorandi del XXII ciclo: Mariarosa BRUNDU,
Mario CASCETTA, Efisio CASTI, Nicola CAU, Francesco DESOGUS, Anna MEREU,
Simone PANI, Ruiz Jesus RODRIGUEZ e Fabio SERRA (Allegati 10.1-10.9).
5
11. Presentazione attività consuntive A.A. 2007/2008 da parte dei dottorandi del
XXII ciclo;
Alle ore 17:05 si dà inizio alla presentazione delle attività di ricerca svolte dai dottorandi del
XXII ciclo: Mario CASCETTA, Efisio CASTI, Francesco DESOGUS, Simone PANI, Ruiz
Jesus RODRIGUEZ e Fabio SERRA.
Per i dottorandi che si trovano fuori sede (Anna MEREU, Mariarosa BRUNDU, Nicola
CAU), come da precedenti delibere del Collegio, viene data lettura di una relazione avente ad
oggetto l’attività di ricerca svolta durante l’anno accademico; viene quindi deliberata
l’ammissione all’anno accademico successivo sulla base della relazione fatta pervenire
(Allegati 11.1-11.3); i dottorandi si impegnano inoltre a sostenere la presentazione davanti al
Collegio alla prima seduta utile successiva al rientro dalla missione (Allegati 11.4-11.6).
12. Ammissione al successivo anno dei dottorandi del XXII ciclo
Il Collegio all’unanimità approva l’ammissione alla frequenza del III° anno del Dottorato di
Ricerca in Ingegneria Industriale i dottorandi: Mario CASCETTA, Efisio CASTI, Francesco
DESOGUS, Simone PANI, Ruiz Jesus RODRIGUEZ, Fabio SERRA, Anna MEREU,
Mariarosa BRUNDU e Nicola CAU.
Il presente punto all’ordine del giorno è approvato seduta stante.
13. Varie ed eventuali
Nessuna.
Alle ore 19:05 la seduta è tolta.
Letto, firmato e approvato
Il Coordinatore
Prof. Roberto BARATTI
6
ALLEGATI
Allegato 3.1
Richiesta presentazione tesi in inglese Ing. Alessandro Serpi
Allegato 3.2
Richiesta presentazione tesi in inglese Ing. Silvia D’Alesio
Allegato 4.1
Richiesta autorizzazione periodo di ricerca in Olanda, Ing. Fabio Serra.
Allegato 4.2
Richiesta autorizzazione periodo di ricerca in Germania, Ing. Jesus Ruiz
Rodriguez.
Allegato 4.3
Richiesta autorizzazione periodo di ricerca a Rende (CS), Ing. Francesco
Desogus.
Allegato 5.1
Richiesta riconoscimento crediti attività formative Ing. Alessandro Serpi
Allegato 5.2
Richiesta riconoscimento crediti attività formative Ing. Gian Giuseppe Soma
Allegato 5.3
Richiesta riconoscimento crediti attività formative Ing. Silvia D’Alesio
Allegato 9.1
Piano consuntivo delle attività Ing. Alessandro Serpi
Allegato 9.2
Piano consuntivo delle attività Ing. Gian Giuseppe Soma
Allegato 9.3
Piano consuntivo delle attività Ing. Silvia D’Alesio
Allegato 9.4
Piano consuntivo delle attività Ing. Mariarosa Brundu
Allegato 9.5
Piano consuntivo delle attività Ing. Mario Cascetta
Allegato 9.6
Piano consuntivo delle attività Ing. Efisio Casti
Allegato 9.7
Piano consuntivo delle attività Ing. Nicola Cau
Allegato 9.8
Piano consuntivo delle attività Ing. Francesco Desogus
Allegato 9.9
Piano consuntivo delle attività Ing. Anna Mereu
Allegato 9.10
Piano consuntivo delle attività Ing. Simone Pani
Allegato 9.11
Piano consuntivo delle attività Ing. Jesus Rodriguez Ruiz
Allegato 9.12
Piano consuntivo delle attività Ing. Fabio Serra
Allegato 9.13
Piano preventivo delle attività Ing. Mariarosa Brundu
Allegato 10.1
Piano preventivo delle attività Ing. Mario Cascetta
Allegato 10.2
Piano preventivo delle attività Ing. Efisio Casti
Allegato 10.3
Piano preventivo delle attività Ing. Nicola Cau
7
Allegato 10.4
Piano preventivo delle attività Ing. Francesco Desogus
Allegato 10.5
Piano preventivo delle attività Ing. Anna Mereu
Allegato 10.6
Piano preventivo delle attività Ing. Simone Pani
Allegato 10.7
Piano preventivo delle attività Ing. Jesus Rodriguez Ruiz
Allegato 10.8
Piano preventivo delle attività Ing. Fabio Serra
Allegato 11.1
Relazione finale attività Ing. Anna Mereu
Allegato 11.2
Relazione finale attività Ing. Mariarosa Brundu
Allegato 11.3
Relazione finale attività Ing. Nicola Cau
Allegato 11.4
Richiesta spostamento presentazione attività Ing. Anna Mereu
Allegato 11.5
Richiesta spostamento presentazione attività Ing. Mariarosa Brundu
Allegato 11.6
Richiesta spostamento presentazione attività Ing. Nicola Cau
8
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it/dott_ing_ind
Al Collegio dei Docenti
Cagliari, 24 Ottobre 2008
Oggetto: richiesta presentazione tesi in lingua inglese.
Il sottoscritto Alessandro Serpi, iscritto al XXI ciclo del Dottorato di Ricerca in
Ingegneria Industriale, richiede con la presente di poter presentare la propria tesi di dottorato
in lingua inglese.
__________________________
Alessandro Serpi
1
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it/dott_ing_ind
Al Collegio dei Docenti
Oggetto: Richiesta presentazione tesi in lingua inglese.
La sottoscritta Silvia D’ALESIO, iscritta al XXI° ciclo del Dottorato di Ricerca in Ingegneria
Industriale, richiede con la presente di poter presentare la propria tesi di dottorato in lingua inglese.
Silvia D’ALESIO
2
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it/dott_ing_ind
Cagliari, 22 Ottobre 2008
Al Coordinatore del Dottorato
Sede
Oggetto: Richiesta di autorizzazione per il soggiorno all'estero
Con la presente si chiede al Collegio del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale
l'autorizzazione al soggiorno all'estero dell'Ing. Fabio Serra, residente a San Sperate, via
Pixinortu 1, iscritto al III° anno del Corso del XXII° ciclo del Dottorato di Ricerca in
Ingegneria Industriale. L'ing. Fabio Serra trascorrerà un periodo di sei mesi, dal 1° dicembre
2008 al 31 maggio 2009, presso il Process and Energy Laboratory della University od
Technology di Delft, in Olanda, sotto la supervisione del Prof. Piero Colonna, occupandosi
della valutazione delle prestazioni energetiche di sistemi di gassificazione integrati con
impianti di cogenerazione e trigenerazione di piccola taglia.
Il Tutor
Prof. Daniele Cocco
3
Università degli Studi di Cagliari
Dipartimento di Ingegneria Chimica e Materiali
Piazza D’Armi-Telefono:0706755067 – Fax:0706755067
I-09123 Cagliari Italia
Cagliari,
24/10/2008
Al Collegio dei Docenti
SEDE
Oggetto: Richiesta autorizzazione missioni del personale esterno
Con la presente si chiede al Collegio del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale che
l’Ing. Jesus Rodriguez Ruiz, iscritto al III° anno del Corso del XXII° ciclo del Dottorato di
Ricerca in Ingegneria Industrial, venga autorizzato ad effettuare la seguente missione: Stage
di ricerca presso l’Institute of Inorganic Chemistry, University of Erlangen-Nurnberg, sotto la
supervisione del Prof. Radim Beranek.
Con Osservanza
____________________
Prof. Simonetta Palmas
4
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it/dott_ing_ind
Cagliari, 22 Ottobre 2008
Al Coordinatore del Dottorato
Sede
Oggetto: Richiesta di autorizzazione per il soggiorno fuori sede
Con la presente si chiede al Collegio del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale
l’autorizzazione al soggiorno fuori sede dell’Ing. Francesco Desogus, residente a Quartu
Sant’Elena, via E. Pais 45/A, iscritto al III anno (XXII ciclo) del Corso di Dottorato di
Ricerca in Ingegneria Industriale. L’ing. Francesco Desogus trascorrerà un periodo di sei
mesi, dall’1 dicembre 2008 al 31 maggio 2009, presso il Dipartimento di Modellistica per
l’Ingegneria sez. Ingegneria Chimica e di Processo dell’Università della Calabria, a Rende
(CS), sotto la supervisione del Prof. Bruno De Cindio, occupandosi della della modellazione
di sistemi biologici reagenti in campi irradiati con microonde.
Il Tutor
Prof. Renzo Carta
5
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it/dott_ing_ind
Cagliari, 24 Ottobre 2008
Al Collegio dei Docenti
Oggetto: Riconoscimento crediti per attività formative di Alessandro Serpi
Il sottoscritto Prof. Ignazio Marongiu, in qualità di tutore, richiede con la presente il
riconoscimento dei crediti per le attività formative svolte dall’Ing. Alessandro Serpi iscritto al XXI
ciclo del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale, come di seguito specificato:
Attività formative
Ore
III° anno
35.5
-
Partecipazione alla IX edizione della “Scuola Nazionale Dottorato in Convertitori,
Macchine e Azionamenti Elettrici”, Bressanone (BZ), 04-07 Marzo 2008.
Partecipazione a The 10th International Workshop on Advanced Motion Control –
AMC’08, Trento – Italy, March 26-28, 2008.
-
Partecipazione a The 19th International Symposium on Power Electronics, Electrical
Drives, Automation and Motion – Speedam 08, Ischia – Italy, June 11-13, 2008.
-
Partecipazione a The 39th Power Electronics Specialists Conference – PESC 08, Rhodes
– Greece, June 15-19, 2008.
60
Frequenza del corso Controllo dei Processi in Regime di Qualità.
60
Frequenza del corso Energetica Elettrica.
Il Tutore
Prof. Ignazio Marongiu
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it/dott_ing_ind
Cagliari, 24 Ottobre 2008
Al Collegio dei Docenti
Oggetto: Riconoscimento crediti per attività formative di Gian Giuseppe Soma
Il sottoscritto Prof. Fabrizio Pilo, in qualità di tutore, richiede con la presente il
riconoscimento dei crediti per le attività formative svolte dall’Ing. Gian Giuseppe Soma iscritto al
XXI ciclo del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale, come di seguito specificato:
Ore
8
20
Attività formative
CONGRESSI INTERNAZIONALI E WORKSHOP
Partecipazione al congresso internazionale “CIRED Seminar 2008: SmartGrids for
Distribution” – Francoforte, 23-24 Giugno 2008, per la presentazione del lavoro “Digital
model of a Distribution Management System for the optimal operation of active
distribution systems”
CORSI E SEMINARI
Frequenza del corso di formazione “Dal risparmio energetico alla certificazione
energetica” (Azienda Ospedaliera Brotzu, Cagliari, 20 Giugno 2008)
Frequenza del seminario “Impianti solari fotovoltaici: progettazione esecutiva in conto
energia” (ENERGY MANAGER TEAM, Cagliari, 3-5 Aprile 2008)
Il Tutore
Prof. Fabrizio Pilo
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it/dott_ing_ind
Cagliari, 24 Ottobre 2008
Al Collegio dei Docenti
Oggetto: Riconoscimento crediti per attività formative di Silvia D’Alesio
Con la presente, il sottoscritto Prof. Pierpaolo Puddu, in qualità di tutore, richiede il
riconoscimento dei crediti per le attività formative svolte dall’Ing. Silvia D’Alesio iscritta al XXI
ciclo del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale, come di seguito specificato:
Ore
Attività formative
CONGRESSI INTERNAZIONALI E WORKSHOP
Partecipazione al Symposium Internazionale: “Inore 2008: International Network for
Offshore Renewable Energy”, 4 - 8 Maggio 2008, Comrie Croft, Scotland, UK
40
40
60
60
50
Corso Internazionale dal titolo “Supergen Marine Energy Research Consortium/Second
Doctoral Training Programme Workshop”, organizzato dalla Supergen Marine in
collaborazione con l’Università di Edimburgo, ICIT, Heriot-Watt University Orkney
Campus, Scotland, UK, 24 - 27 Giugno 2008
Corso Internazionale dal titolo “Supergen Marine Energy Research Consortium/Third
Doctoral Training Programme Workshop”, organizzato dalla Supergen Marine in
collaborazione con l’Università di Edimburgo, Fraser of Allender Institute, Department of
Economic, University of Strathclyde, Scotland, UK, 08 - 11 Settembre 2008
Partecipazione alla Conferenza Internazionale: “ICOE 2008 - 2nd International
Conference on Ocean Energy” , 15 - 17 Ottobre 2008, Brest, Francia
CORSI E SEMINARI
Frequenza del corso “Gasdinamica” (Università di Cagliari, secondo semestre A.A.
2005/2006)
Frequenza del corso “Modellazione di sistemi a Fluido” (Università di Cagliari, secondo
semestre A.A. 2006/2007) Sperimentazione sulle macchine
Frequenza del corso “Sperimentazione sulle macchine” (Università di Cagliari, primo
semestre A.A. 2007/2008)
Il Tutore
Prof. Pierpaolo Puddu
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it/dott_ing_ind
Piano Consuntivo di Attività per l'a.a. 2007-2008 (III° anno)
Dottorando: Alessandro Serpi
Ore
Attività di ricerca
Parte dell’attività di ricerca svolta ha riguardato l’applicazione di algoritmi di controllo
predittivi per il servomotore sincrono a riluttanza variabile; in particolare, utilizzando un
modello matematico non lineare del servomotore per tenere conto dell’effetto della
saturazione magnetica del rotore, si è reso necessario modificare opportunamente gli
algoritmi di controllo predittivi impiegati in precedenza per il modello lineare.
300
700
Le simulazioni del controllo di coppia del sistema convertitore – servomotore effettuate
nell’ambiente Simulink del software MATLAB hanno evidenziato come gli algoritmi
predittivi proposti consentano di ottenere migliori prestazioni rispetto al controllo
tradizionale; in particolare, la differenza di prestazioni risulta ancora più marcata rispetto al
caso lineare esaminato lo scorso anno.
Parte dell’attività di ricerca si è concentrata sullo sviluppo di un algoritmo di controllo
predittivo per il servomotore asincrono: in particolare, è stato realizzato un controllo diretto
di coppia (DTC) in modo più rigoroso rispetto al tradizionale DTC, inoltre è stata
ottimizzata la gestione sia del vincolo di saturazione di tensione sia della limitazione in
corrente.
Le simulazioni del controllo di coppia del sistema convertitore – servomotore effettuate
nell’ambiente Simulink del software MATLAB hanno evidenziato il netto miglioramento
delle prestazioni ottenibili mediante l’algoritmo predittivo proposto rispetto al tradizionale
DTC, soprattutto per quanto riguarda il ripple di coppia.
300
Parte dell’attività di ricerca è stata dedicata alla messa a punto di un dispositivo per la
generazione di impulsi elettrici, regolabili sia in ampiezza sia in frequenza; in particolare, è
stato elaborato un software di controllo in linguaggio C per la gestione del convertitore
boost, utilizzato per la regolazione dell’ampiezza degli impulsi, e per la gestione
dell’interfaccia utente, realizzata mediante un display LCD.
Una volta caricati i programmi di controllo elaborati su due microprocessori della serie
PIC-micro, dedicati al controllo rispettivamente del convertitore e del display LCD, è stato
verificato, attraverso numerosi test sperimentali, il corretto funzionamento del dispositivo
Ore
Attività formative
35.5
Partecipazione alla IX edizione della “Scuola Nazionale Dottorato in Convertitori,
Macchine e Azionamenti Elettrici”.
20
Frequenza del corso di “Sistemi di Supervisione e Controllo di Processi Industriali”.
60
Frequenza del corso “Controllo dei Processi in Regime di Qualità”.
60
Frequenza del corso “Energetica Elettrica”.
10
Studio individuale.
Ore
60
Ore
Attività didattica
Tutoraggio nell’ambito dei corsi di Azionamenti Elettrici 1 e 2 per allievi elettrici ed
elettronici e del corso di Attuatori Elettrici per allievi biomedici: collaborazione in aula
durante le esercitazioni, seminari individuali su argomenti specifici, assistenza agli studenti
nella preparazione degli esami di profitto.
Attività scientifica
20
G. Gatto, I. Marongiu, A. Serpi, A. Perfetto, “A Predictive Optimal Torque Control of
Synchronous Reluctance Motor Drive”, The 10th International Workshop on Advanced
Motion Control – AMC ’08, Trento (Italy), March 26-28 2008, pp. 382-386.
20
G. Gatto, I. Marongiu, A. Serpi, A. Perfetto, "A Predictive Direct Torque Control of
Induction Machines", The 19th International Symposium on Power Electronics, Electrical
Drives, Automation and Motion – SPEEDAM 2008, Ischia (Italy), June 11-13 2008, pp.
1103-1108.
20
G. Gatto, I. Marongiu, A. Perfetto, A. Serpi, "Optimal Torque Control of Synchronous
Reluctance Motor Drive by Predictive Algorithm", The 39th IEEE Power Electronics
Specialists Conference – PESC08, Rhodes (Greece), June 15-19 2008, pp. 844-850.
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it/dott_ing_ind
Ore
Piano consuntivo per l'a.a. 2007-2008 (III° anno)
Dottorando: Gian Giuseppe Soma
Tutore: Prof. Ing. Fabrizio Pilo
Attività di ricerca
Studio delle reti di distribuzione innovative: le smart grids
Il settore elettrico sta attraversando un periodo di cambiamenti che porteranno ad una rete
del futuro caratterizzata da vari aspetti, come un approccio verso l’utente e la ricerca di
nuovi schemi di reti elettriche innovative, con obiettivi di gestione ottima ed aumento del
grado di automazione per una migliore qualità del servizio.
Un possibile modello per le reti elettriche del futuro è una rete analoga a quella internet,
dove il potere decisionale è distribuito nella rete ed i flussi sono bi-direzionali. Una rete
intelligente è richiesta per fornire energia efficiente, pulita e sicura con una continuità a
basso impatto ambientale. Inoltre, l’utilizzo di fonti di energia rinnovabili, che per loro
natura sono aleatoria, costringono all’utilizzo di sistemi di accumulo (batterie, volani, etc.)
locali per correggere l’irregolare generazione delle fonti rinnovabili. La gestione della rete
richiederà perciò un controllo digitale, un’analisi automatica dei problemi ed una capacità
di gestione automatica degli interruttori con una gestione analoga a quella di una rete
internet.
Una smart grid è definibile come l’applicazione della tecnologia digitale alla distribuzione
e consegna dell’energia ai clienti finali. Il concetto di smart grid è perciò nato per
trasformare la rete elettrica mediante l’utilizzo di comunicazioni avanzate, controlli
automatici ed altre forme di information technology. La gestione e la pianificazione dei
sistemi di generazione, distribuzione e trasmissione, con l’utilizzo di una smart grid,
presenta vari benefici: comunicazioni istantanee e migliori tempi di reazione, incremento
110 della produzione, diminuzione dei costi operativi e di manutenzione e miglioramento
0
complessivo del servizio.
Lo scopo dell’attività di ricerca è stato lo studio delle smart grids come sistema innovativo
di gestione per la GD.
E’ stata inoltre eseguita un’approfondita ricerca bibliografica al fine di definire lo status
normativo e tecnico legato all’applicazione su casi reali delle microreti di distribuzione.
L’utilizzo delle microreti, allo stato attuale, nel mercato dell’energia elettrica, è possibile in
base a due scenari possibili che possono verificarsi:
⇒ microrete ottenuta con rete di distribuzione privata;
⇒ microrete “virtuale” con generazione distribuita.
Le modalità di utilizzo appena elencate sono state analizzate nel dettaglio, dal punto di
vista tecnico ed economico, con riferimento alle scelte classiche nella realizzazione dei
sistemi di distribuzione.
Negli studi di evoluzione di strutture di rete con Generazione Distribuita (GD) si possono
ipotizzare due tipi di analisi:
determinazione della rete ottimale, noti i siti e le potenze dei gruppi GD da
installare;
nota la rete, determinazione dell’allocazione ottimale dei siti e delle potenze dei
gruppi GD da installare (la percentuale di penetrazione totale della GD può essere
o no nota).
Nel secondo caso, oggetto dell’attività di ricerca del 3° anno, il risultato è una struttura di
rete in cui vengono individuati il numero e la posizione ottimale ove allocare i gruppi di
generazione in grado di minimizzare la funzione obiettivo di costo. La percentuale di
penetrazione totale della GD è un risultato del calcolo, dato che nella funzione obiettivo dei
costi si introducono il costo di acquisto dell’energia dalla rete di trasmissione ed i costi
della GD (installazione ed esercizio).
Lo sviluppo delle attività ha quindi previsto l’approfondimento delle soluzioni previste per
le microreti di distribuzione con l’applicazione a casi reali. In particolare, sono stati
realizzati diversi studi di fattibilità allo scopo di individuare i casi possibili di applicazione
delle microreti; tali studi sono stati condotti al fine di ottenere, per il sito studiato, il
maggior profitto economico garantendo un’adeguata qualità del servizio. La dimensione
della microrete è stata ottenuta in base a studi di allocazione, secondo quanto descritto in
precedenza.
Per l’analisi si sono utilizzati, tra l’altro, alcuni software commerciali per lo studio delle
reti elettriche (DIgSILENT) e/o software di pianificazione, opportunamente adattati,
sviluppati negli ultimi anni dal Gruppo di Sistemi Elettrici.
Ore
Attività formative
Lezioni, esercitazioni, corsi:
60
28
Corsi obbligatori per dottorandi della durata di 20 ore ciascuno
Corso di Numerical Linear Algebra: Tools and Methods (Prof. Claude
Brezinski), Giugno 2007;
Corso di Sistemi per la supervisione ed il controllo di processi industriali
(Prof. Usai), Febbraio 2008;
Corso di Metodologie di analisi e ottimizzazione energetica (Proff. CoccoCau), Luglio 2008.
Seminario: “Impianti solari fotovoltaici: progettazione esecutiva in conto energia”,
Cagliari, 3-5 Aprile 2008
Corso di formazione: “Dal risparmio energetico alla certificazione energetica”,
Cagliari, 20 Giugno 2008
Convegni e conferenze
Congresso internazionale “CIRED Seminar 2008: SmartGrids for Distribution”–
Francoforte, 23-24 Giugno 2008, per la presentazione del lavoro “Digital model of a
Distribution Management System for the optimal operation of active distribution
systems”.
Scuole di Dottorato
3
Scuola di Dottorato di Sistemi Elettrici per l’Energia “Bruno Delfino”, Padova, 1
Settembre 2008
G. Celli, S. Mocci, F. Pilo, G. G. Soma, “A Multi-Objective Approach for the Optimal
Distributed Generation Allocation with Environmental Constraints”, PMAPS 2008,
Portorico 25-29 Maggio 2008;
F. Pilo, G. Pisano, G. G. Soma, “Digital model of a Distribution Management System
for the optimal operation of active distribution systems”, CIRED Seminar 2008,
Francoforte 23-24 Giugno 2008;
G. Celli, F. Pilo, G. Pisano, G. G. Soma, “Optimal planning of active networks”,
PSCC 2008, Glasgow 14-18 Luglio 2008;
G. Celli, E. Ghiani, S. Mocci, F. Pilo, G. Pisano, G. G. Soma, “From passive to active
distribution networks: methods and models for planning network transition and
development”, CIGRE’, Parigi, 24-29 Agosto 2008;
F. Pilo, G. Pisano, G. G. Soma, “Robust Distribution State Estimation for Active
Networks”, UPEC 2008, Padova, 1-4 Settembre 2008;
F. Pilo, G. Pisano, G. G. Soma, “Optimal Placement of Custom Power Devices to
Mitigate Voltage Dips in Distribution Networks”, ICHQP 2008, Wollongong,
Australia, 28 Settembre-1 Ottobre 2008.
Ore
Attività scientifica
Ore
Attività svolte dal Dottorando
100 Supporto agli studenti impegnati nel lavoro di Tesi.
200 Studio individuale.
Cagliari, 24 Ottobre 2008
Ing. Gian Giuseppe Soma
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
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Piano consuntivo delle attività dell’a.a. 2007-2008 (III° anno)
Dottorando: Silvia D’Alesio
Ore
Attività di ricerca
Simulazione numerica di fenomeni fluidodinamici nei condotti interpalari di una
turbina assiale, ad aria, del tipo “Wells”
L’attività effettuata in questo terzo anno ha riguardato l’utilizzazione del codice
commerciale FLUENT per l’analisi del flusso nell’intorno di profili alari (isolati e in
schiera) di una turbina ad aria tipo Wells.
Sono state eseguite dapprima delle analisi bidimensionali, ipotizzando inizialmente il
flusso stazionario.
1420
Successivamente si è studiato il comportamento bidimensionale, non stazionario della
schiera attraversata da un flusso unidirezionale.
Infine si è sottoposto il rotore della turbina Wells ad un flusso non stazionario rispondente
alle reali condizioni di funzionamento della macchina (flusso bidirezionale).
Negli ultimi sei mesi del 2008, l’attività di ricerca si è svolta all’estero, presso l’Istituto di
Sistemi Energetici dell’Università di Edimburgo.
Ore
40
40
Attività formative
Frequenza del corso: “SuPergen Marine Energy Research Consortium/ Second Doctoral
Training Programme Workshop: Getting to grips with the Marine Environment”
Frequenza del corso: “SuPergen Marine Energy Research Consortium/ Third Doctoral
Training Programme Workshop: Economics”
Ore
Attività didattica
Partecipazione
al
Symposium
Internazionale:
INORE 2008
30
30 Partecipazione alla Conferenza Internazionale: ICOE 2008
Il Tutor
Prof. Ing. P. Puddu
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
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Piano Consuntivo di Attività per l'a.a. 2007-2008 (II anno)
Dottorando: MARIAROSA BRUNDU
Ore
900
360
Ore
20
20
20
20
240
Attività di ricerca
L’attività di ricerca per l’anno accademico 2007-2008 si è principalmente
concentrata sul miglioramento del modello matematico del reattore di
gassificazione di tipo Updraft alimentato a biomassa o carbone sviluppato durante
l’anno precedente.
Per quanto riguarda il metodo di calcolo, uno studio della stabilità delle equazioni e
la separazione dei bilanci di materia da quelli di calore durante l’esecuzione dei
calcoli hanno permesso di ridurre il tempo necessario per raggiungere la
convergenza e incrementato la possibilità di raggiungere la convergenza stessa al
variare delle condizioni di esercizio. Tuttavia sembra essere presente un forte
condizionamento del sistema da parte dei parametri cinetici in gioco e non è ancora
possibile studiare il fenomeno in un ampio intervallo di condizioni operative.
Per quanto riguarda invece la descrizione dei fenomeni in gioco si è lavorato
soprattutto sullo scambio di calore all’interno dell’apparecchiatura(scambio tra le
due fasi) ed è stato inserito il termine di perdita di calore verso l’ambiente esterno.
Si è inoltre lavorato sull’utilizzo del modello nel caso di alimentazione costituita da
sola biomassa.
Durante l’ultima parte dell’anno accademico l’attività si è concentrata su uno studio
sperimentale presso il dipartimento di tecnologie chimiche del Royal Institute of
Technology a Stoccolma.
La ricerca si colloca all’interno di un progetto finalizzato ad ottenere metano a
partire da biomassa secondo un processo di gassificazione e successiva depurazione
del syngas. In particolare, la campagna sperimentale si è incentrata sullo studio di
tre diversi tipi di ferro come catalizzatore per la rimozione del TAR da Syngas ed il
conseguente incremento della concentrazione di metano.
Studio individuale
Attività formative
Sistemi per la supervisione e il controllo di processi industriali (Usai) 25/02/200829/02/2008
Metodologie di analisi e ottimizzazione energetica(Cau-Cocco) 14/07/200818/07/2008
Advanced Process Monitoring (Josè Romagnoli) 16/06/2008-20/06/2008
Numerical Methods for inverse problems (Reichel) 30/06/2007- 4/07/2008
Studio individuale per la preparazione di esami e/o tesine dei corsi obbligatori
riservati ai dottorandi
Ore
Attività didattica
190 Assistenza all’attività di laboratorio e alla stesura delle tesi degli allievi del prof.
Mura presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica
Ore
Attività scientifica
40 Partecipazione al 11th Conference “ Process Integration, modelling and
optimization for energy saving and pollution reduction”– Agosto 2008
40 Partecipazione alla scuola nazionale Controllo di Processo – Giugno 2008
Stoccolma, 15 ottobre 2008
Il dottorando
Il tutor
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
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Piano di Attività per l'a.a. 2007-2008 (II° anno)
Dottorando: Mario Cascetta
Titolo tesi: Modellazione e progettazione di un impianto solare a concentrazione con
accumulo dell’energia termica per produzione di energia elettrica.
Ore
Attività di ricerca
860
L’attività di ricerca riguarda lo studio di un impianto solare termodinamico capace di
alimentare un impianto a vapore a ciclo Rankine. Nel suo complesso, l’impianto può
essere suddiviso in 3 blocchi proncipali: il campo solare, un sistema di accumulo e il
ciclo a vapore. Il campo solare è costituito da una serie di specchi parabolici in grado di
concentrare la radiazione solare nel proprio fuoco ove è posto un tubo raccoglitore
all’interno del quale passa un fluido termovettore gassoso che riscaldandosi raggiunge la
temperatura di progetto.
Durante il secondo anno di lavoro si è sviluppato un modello termo-fluidodinamico del
collettore solare a concentrazione con il software Matlab. Esso consente di analizzare le
diverse condizioni di funzionamento del collettore solare, prevedendomene le
prestazioni al variare dei principali parametri di influenza: radiazione solare, pressione e
temperatura e portata del fluido termovettore, nonché delle sue caratteristiche
termofisiche. Fra i fluidi gassosi che possono svolgere la funzione di vettore dell'energia
termica captata dal collettore sono stati considerati: l'azoto, l'elio e l'anidride carbonica.
Contestualmente è iniziata la modellazione dell'accumulatore termico che dovrà
assorbire il calore rilasciato dal gas da utilizzare poi o nelle ore notturne e nei periodi di
scarso irraggiamento solare.
Ore
20
20
20
20
20
20
20
560
Piano consuntivo
Corso di scuola di dottorato: “Sistemi per la supervisione ed il controllo di processi industriali” ,
docente: Elio Usai.
Corso scuola di dottorato “Numerical Methods for inverse problems”. Docente: S. Seatzu, G.
Rodriguez, Lothar Reichel
Corso scuola di dottorato “Metodologie di analisi e ottimizzazione energetica”, docenti: G. Cau,
D. Cocco.
Corso scuola di dottorato: “Sistemi non lineari e caos”, docenti: Barbara Cannas, Stefania Tronci
Corso scuola di dottorato: “Affidabilità e sicurezza”, docente: Fabrizio Pilo
Corso scuola di dottorato: “Advanced Process Monitoring” docente: Josè Romagnoli.
Corso scuola di dottorato: “Elaborazione dei segnali digitali” docente: Mariangela Usai
Studio individuale
Cagliari, 21 Ottobre 2008
Il dottorando
Mario Cascetta
Il tutor
Pierpaolo Puddu
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
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Consuntivo Attività per l'a.a. 2007-2008 (II° anno)
Dottorando:
Titolo tesi:
combinato.
Ore
850
Ore
20
20
20
20
20
50
560
Efisio Casti
Modellazione dei fenomeni di instabilità nei compressori assiali di un impianto
Attività di ricerca
L’attività di ricerca ha riguardato l’implementazione su codice di calcolo di vari modelli
matematici derivati da quello di Moore e Greitzer per la simulazione del comportamento
dinamico del compressore bi-stadio presso il laboratorio di turbomacchine del DIMeCa. E' stata
inoltre effettuata un'attività sperimentale sul compressore del laboratorio che ha consentito sia la
determinazione dei parametri necessari al codice di calcolo, sia il confronto con i risultati
ottenuti dalle simulazioni. Inoltre, alcune indagini sperimentali sul flusso a monte della
palettatura hanno permesso di verificare alcune ipotesi alla base del modello matematico .
Sono stati, altresì, raccolti dati riguardanti la variazione di grandezze globali sul funzionamento
dei compressori del gruppo turbogas Ansaldo V94-3A, per varie situazioni di carico e durante le
fasi di avviamento, in esercizio rispettivamente alla centrale di La Casella (ENEL) e in quella di
Vado-Ligure (TIRRENO POWER).
Attività formative
Corso scuola di dottorato “Sistemi per la supervisione e il controllo dei processi industriali”,
docente: E.Usai
Corso scuola di dottorato “Numerical Methods for Inverse Problems”, docenti: S. Seatzu, G.
Rodriguez, Lothar Reichel
Corso scuola di dottorato “Sistemi non lineari e caos”, docenti: B. Cannas, S. Tronci.
Corso scuola di dottorato “Elaborazione dei segnali digitali”, docente: M. Usai
Corso scuola di dottorato “Metodologie di analisi e ottimizzazione energetica”, docenti: G. Cau,
D. Cocco.
Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Gestionale “Regolazione e Diagnostica degli
Impianti Energetici”, docente:”M.Troilo”. -DIMSET- Univesità di Genova
Studio individuale
Cagliari, 21 Ottobre 2008
Il dottorando
Il tutor
_______________________
___________________________
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
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Piano di Attività dell'Anno Accademico 2007-2008 (II° anno)
Dottorando: Nicola Cau
Tutore : Prof. Bruno Picasso
Ore
Attività di ricerca
680
L’attività di ricerca in questo secondo anno si è concentrata prevalentemente
sull'ottimizzazione acustica di un incubatrice neonatale. Nella prima parte
dell'attività si sono individuate e classificate le principali fonti sonore che
condizionano l'acustica di un'incubatrice. Nella seconda parte, invece, utilizzando
metodi di simulazione basati sugli elementi finiti si è valutato il campo di
pressione acustica all'interno della calotta generato da fonti sonore esterne o
interne all'incubatrice stessa. Sono stati simulati due casi rappresentativi di queste
due tipologie di rumore. Il primo caso è relativo al campo acustico generato
all'interno dell'incubatrice in seguito all'urto accidentale di un oggetto sopra la
superficie della calotta (a simulare ad esempio la chiusura di un oblo). Nel secondo
caso, invece, si è valutato il campo di pressione sonora all'interno dell'incubatrice
generato dal pianto dello stesso neonato e, attraverso un analisi modale del
sistema, si sono valutati possibili fenomeni di eccitazione della cavità. Nell'ambito
di una collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell'Università
Cattolica di Lovanio (Belgio), si sta attualmente valutando la possibilità di
realizzare, in camera semi-anecoica, un set-up sperimentale di validazione dei
modelli realizzati. All'attività di ricerca è affiancata una fase di studio delle
principali tecniche di soppressione attiva del suono per la minimalizzazione del
rumore generato dal sistema di termo-ventilazione dell'incubatrice.
Ore
20
20
20
Attività formative
Corso per dottorandi “Sistemi per la Supervisione e il Controllo di Processi
Industriali” tenuto presso l’Università di Cagliari dal prof. Elio Usai dal
25/02/2008 al 29/02/2008
Corso per dottorandi “Metodi iterativi per la risoluzione di sistemi lineari e non
lineari” tenuto presso l’Università di Cagliari dal prof. Sebastiano Seatzu dal
30/06/2008 al 04/07/2008
Corsi ISAAC 2008 "Seminar on Advanced Techniques in Applied and Numerical
Acoustics"
18-19 Settembre 2008 Leuven (Belgio)
20
700
Ore
50
40
Ore
30
Conferenza: ISMA 2008 “International Conference on
Engineering”
15-17 Settembre 2008 Leuven (Belgio)
Studio individuale
Noise and Vibration
Attività didattica
Attività tutoriale per il corso di Fondamenti di Meccanica e Biomeccanica,
assistenza allo sviluppo delle tesi di laurea.
Segreteria organizzativa del Workshop di Bioingegneria e Medicina: “Sentire
dall'utero alla culla ed oltre..” tenutosi il 27 Giugno 2008 presso la Facoltà di
Ingegneria Università degli Studi di Cagliari
Attività scientifica
“Analisi ed ottimizzazione acustica di una termoculla con metodi FEM”
Relazione presentata nell'ambito del Workshop di Bioingegneria e Medicina:
“Sentire dall'utero alla culla ed oltre..” tenutosi il 27 Giugno 2008 presso la
Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Cagliari
Cagliari, 22 Ottobre 2008
Il dottorando
Il tutor
Nicola Cau
Bruno Picasso
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
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Piano di Attività per l'a.a. 2007-2008 (II° anno)
Dottorando: Francesco Desogus
Ore
Attività di ricerca
L’argomento dell’attività di ricerca verte sullo studio dell’evoluzione di sistemi
biochimici in assenza e poi in presenza di irraggiamento con microonde a bassa
potenza. Si vuole studiare l’azione che le microonde esercitano su tali sistemi, in
particolare per quanto riguarda gli effetti non termici, e per questo si è pensato di
condurre la sperimentazione a 37°C, in quanto temperatura di crescita ottimale,
operando in ambiente termostatato. A tale scopo, una volta messi a punto la
struttura sperimentale e il sistema di analisi, sono state condotte numerose prove
sperimentali che hanno avuto come oggetto le specie Bacillus clausii e
Pseudomonas aeruginosa, volte a determinate la presenza o meno di tale tipologia
di effetti su tali specie di microorganismi.
1284
Ore
Attività formative
Frequenza del corso di “Advanced Process Monitoring”.
Frequenza del corso di “Metodi Iterativi per la Risoluzione di Sistemi Lineari e non
20
Lineari”.
20 Frequenza del corso di “Metodologie di Analisi e Ottimizzazione Energetica”.
50 Frequenza del corso di “Campi Elettromagnetici 2”.
Frequenza della Scuola Nazionale GR.I.C.U. di Dottorato di Ricerca 2008 su
26
“Fenomeni di Trasporto – Intensificazione di Processo”.
Ore
Attività didattica
Tutoraggio nell’ambito del corso di “Reattori chimici I”: svolgimento di
30 esercitazioni in aula, seminari individuali su argomenti specifici, assistenza agli
studenti nella preparazione dell’esame di profitto.
Tutoraggio nell’ambito del corso di “Reattori chimici non ideali”: svolgimento di
30 esercitazioni in aula, seminari individuali su argomenti specifici, assistenza agli
studenti nella preparazione dell’esame di profitto.
20
Ore
20
30
30
Attività scientifica
Partecipazione al congresso internazionale “MISA 2008 – 1° Incontro Bilaterale su
Microonde nell’Ingegneria e nelle Scienze Applicate”; Salerno, 21-23 maggio
2008.
Partecipazione al congresso internazionale “IBIC 2008 – Industrial Biotechnology
International Conference”; Napoli, 8-11 giugno 2008.
Partecipazione al congresso nazionale “Convegno GR.I.C.U. 2008”; Le Castella
(KR), 14-17 settembre 2008.
Cagliari, 20 ottobre 2008
Il dottorando
Il tutor
_______________________
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Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
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Piano Consuntivo per l'a.a. 2007-2008 (II° anno)
Dottorando: Anna Mereu
Ore
Attività di ricerca
1148
L’attività di ricerca è orientata verso i seguenti settori.
L’ottimizzazione dei flussi di traffico sulle reti di telecomunicazioni multiservizio;
in particolar modo lo studio si focalizza sullo sviluppo di modelli in grado di
garantire la survivability della rete.
Sviluppo di algoritmi per l’ottimizzazione del traffico di rete basati sul paradigma di
programmazione parallela dell’architettura Grid Computing.
Ore
72
100
20
20
20
20
Ore
20
20
Attività formative
Frequenza del Corso Nazionale “Primo Corso di formazione INFN su aspetti pratici
dell'integrazione di applicazioni in GRID “, 12-23 Novembre 2007, Martina Franca
(TA), Italy
Frequenza della Scuola Internazionale “International Winter School Grid
Computing , IWSGC '08 “ 6 Febbraio-12 Marzo 2008
Frequenza del corso di “Advanced Process Monitoring ”
Frequenza del corso di “Metodi iterativi per la risoluzione di sistemi lineari e non
lineari ”.
Frequenza del corso di “Sistemi per la supervisione e il controllo di processi
industriali ”.
Frequenza del corso di “Sistemi non lineari e Caos ”
Attività scientifica
Partecipazione alla conferenza scientifica internazionale IEEE CEFC '08
Partecipazione alla conferenza scientifica nazionale Italian e-Science 2008
Pubblicazioni
Sara Carcangiu, Alessandra Fanni, Anna Mereu, Augusto Montisci, Grid Computing for the
Design Optimization of Electromagnetic Devices , Proc. of the 13th Biennal Conference on
Electromagnetic Field Computation (CEFC 2008), 11 - 15 May 2008, Athens, Greece.
Sara Carcangiu, Alessandra Fanni, Anna Mereu, Grid Computing for Optimal Internet Traffic
Engineering based on OSPF/IS-IS Protocols, Conferenza Nazionale Italian e-Science 2008
(IES08),27 - 29 May, Naples, Italy.
Ore
60
Attività didattica
Tutoraggio nell’ambito del corso di “Elettrotecnica 1 e 2” per allievi elettrici ed
elettronici: collaborazioni in aula durante le esercitazioni, seminari individuali su
argomenti specifici, assistenza agli studenti nella preparazione degli esami di
profitto.
Cagliari, 16 Ottobre 2008
Il dottorando
Il tutor
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it/dott_ing_ind
Piano consuntivo a.a. 2007-2008 (II anno)
Dottorando: Simone Pani
Tutore: Prof. Ing. Fabrizio Pilo
Ore
Attività di ricerca svolta
Parte fondamentale dell’attività di ricerca svolta è stata la simulazione e l’implementazione
di quei modelli che permettono lo studio dei transitori nel sistema elettrico quando questo è
soggetto a fulminazione naturale. Per questo motivo uno degli obiettivi di questi anni è
stato quello di acquisire tutte quelle conoscenze e competenze specifiche che oggi mi
permettono di utilizzare software specifici che consentono lo studio e l’analisi dei transitori
elettromagnetici nei sistemi elettrici di potenza.
Nell’attività di ricerca sono stati studiati gli effetti dovuti alla fulminazione diretta e
indiretta sulle strutture, implementati modelli per la simulazione del fulmine, analizzati i
transitori elettrici nel sistema elettrico formato da generatori, trasformatori, linee e impianti
di terra. Per lo studio e la rappresentazione dei modelli è stato utilizzato EMTP-RV
(ElectroMagnetic Transients Program) che è uno dei software maggiormente utilizzati nello
100 studio dei transitori elettromagnetici. Questi modelli consentono di analizzare il
comportamento transitorio del singolo componente ma anche quelle che sono le relazioni e
0
le reciproche influenze dovute alla presenza di altri elementi che costituiscono il complesso
sistema elettrico.
In particolare ci si è occupati di analizzare e studiare il comportamento degli impianti di
terra quando questi sono attraversati dalla corrente di fulmine considerando gli effetti che
l'intensità e la forma d'onda della corrente producono in termini di prestazioni dinamiche
degli impianti di terra. E’ stato simulato il comportamento non lineare degli impianti di
terra al verificarsi delle condizione di ionizzazione del terreno dovuto alle alte correnti di
fulmine e il comportamento induttivo dipendente dall’ampio spettro di frequenze presente
nella corrente. In ultima analisi questi modelli permettono anche di individuare quelle
particolari situazioni che potrebbero comportare un potenziale pericolo per le persone o
cose.
Ore
50
Attività formative svolte
Lezioni, esercitazioni:
Corso di “pile a combustibile” (Prof.ssa Simonetta Palmas) anno accademico
2007/2008
Corso “La sicurezza elettrica del paziente in ospedale” (Prof. Fabrizio Pilo),
2008
Corsi obbligatori:
100
Affidabilità e sicurezza (Prof. Fabrizio Pilo), 2008;
Elaborazione dei segnali digitali (Prof.ssa Mariangela Usai) 2008;
Metodologie di analisi e ottimizzazione energetica (Prof. Giorgio Cau,
Prof. Daniele Cocco) 2008
Sistemi per la supervisione e il controllo di processi industriali 2008
Numerical linear algebra: tool and methods (Prof. C. Brezinski)
4
Convegni, conferenze, seminari:
Scuola di dottorato tutorial in “Philosophies and technologies for future
distribution networks” Padova, 1 settembre 2008
8
Corso di formazione “Dal risparmio energetico alla certificazione energetica”
Cagliari, 20/06/2008
Ore
Attività svolte
150 Supporto agli studenti impegnati nel lavoro di Tesi.
300 Studio individuale.
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
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Piano consuntivo di Attività per l'a.a. 2007-2008 (II° anno)
Dottorando: Jesus Rodriguez Ruiz
Ore
Attività di ricerca
Durante il secondo anno l’attività di ricerca è stata orientata allo studio di materiali
semiconduttori e allo sviluppo di adatte tecniche per la fabbricazione di fotoanodi.
Lo scopo era quello di usare questi elettrodi per realizzare la fotoelettrolisi
dell’acqua utilizzando una radiazione luminosa di lunghezze d’onda nello spettro
UV-Visibile.
Ad una prima fase di ricerca bibliografica, è seguita una fase esperimentale di
preparazione e caratterizzazione di questi elettrodi, nonché la selezione delle
condizione più adeguate al loro utilizzo. L’attenzione è stata focalizzata su materiali
nanostrutturati a base di TiO2.
I risultati ottenuti sono stati oggetto di comunicazioni scientifiche presentate a
congressi nazionali e internazionale, così come pubblicati per alcuni giornali
scientifici:
S. PALMAS, A.M. POLCARO, F. FERRARA, J. RODRIGUEZ RUIZ, F. DELOGU, C. BONATTOMINELLA, G. MULAS “Electrochemical performances of mechanically treated SnO2 powders for OER in
acid solution” J. Appl. Electrochem. (2008) 38: 907-913
1350
S. PALMAS, J. RODRIGUEZ RUIZ, F. DELOGU, A.M. POLCARO, M. MASCIA, A. VACCA. “Electrophotocatalytic activity of mechanically activated anatase for environmental applications”. Catalysis Today,
Submitted.
J.RODRIGUEZ RUIZ, M. PANIZZA, M.A. RODRIGO, G. CERISOLA. “Electrochemical Oxidation of Acid
Yellow 1 using Diamond Anode.” Journal of Applied Electrochemistry, Submitted
E.ARCA, G.MULAS, F.DELOGU, J.RODRIGUEZ RUIZ, S.PALMAS “The influence of mechanical
processing on the photoelectrochemical behaviour of TiO2”, In press
S. PALMAS, J. RODRIGUEZ RUIZ, F. DELOGU, A.M. POLCARO, M. MASCIA, A. VACCA “Modeling of
Oxygen evolution at Teflon bonded Ti/Co3O4 electrodes. International Journal of Hydrogen Energy, Acepted
for publication
J. RODRIGUEZ RUIZ, M.A. RODRIGO, M.PANIZZA, G. CERISOLA “Ossidazione elettrochimica di giallo
naftolo su anodi di diamante”. Congresso GEI-ERA 2008, Genova, Luglio 2008
A.M. POLCARO, A. VACCA, S. PALMAS, M. MASCIA, F. FERRARA, J. RODRIGUEZ RUIZ. “The fate of
chloride during electrochemical treatment of waters with BDD anodes” Congresso GEI-ERA 2008, Genova,
Luglio 2008
M. MASCIA, A.M. POLCARO, A. VACCA, S. PALMAS, F. FERRARA, J. RODRIGUEZ RUIZ.
“Risanamento elettrocinetico di suoli contaminati da piombo e cadmio” Congresso GEI-ERA 2008, Genova,
Luglio 2008
S. PALMAS, J. RODRIGUEZ RUIZ, F. DELOGU, A.M. POLCARO, M. MASCIA, A. VACCA, F.
FERRARA. “TiO2 nanostructured powders for electrophotocatalytic applications” Congresso CHISA 2008,
Praga Repubblica Ceca, Agosto2008
S. PALMAS, J. RODRIGUEZ RUIZ, F. DELOGU, A.M. POLCARO, M. MASCIA, A. VACCA, F.
FERRARA “Mathematical model of electrochemical disinfection of water at boron doped diamond anodes”
Congresso CHISA 2008, Praga Repubblica Ceca, Agosto2008.
P. CANIZARES, C.SAEZ, M.A.RODRIGO, A.M. POLCARO, A. VACCA, S. PALMAS, F. FERRARA, J.
RODRIGUEZ RUIZ “Electrochemical synthesis of disinfection reagents using BDD electrodes” Congresso
CHISA 2008, Praga Repubblica Ceca, Agosto2008
S. PALMAS, J. RODRIGUEZ RUIZ, F. DELOGU, A.M. POLCARO, M. MASCIA, A. VACCA. “Modified
TiO2 films for visible light for photoelectrocatalysis for enviromental applications” SPEA5, Ottobre 2008,
Palermo
Ore
Attività formative
Frequenza del corso di “Metodi iterativi per la risoluzione di sistemi lineari e non
lineari” (30 Giugno-4 Luglio 2008)
Frequenza del corso di “Pile combustibile”. (Marzo 2008)
20
30
Ore
10
Tutoraggio nell’ambito del corso di “Chimica”: collaborazioni in aula durante le
esercitazioni, seminari individuali su argomenti specifici, assistenza agli studenti nella
preparazione degli esami di profitto.
40
Ore
20
20
30
30
Attività didattica
Collaborazione nell’ambito del corso di “Chimica Industriale” durante le
esercitazioni, assistenza agli studenti nella preparazione degli esami di profitto.
Attività scientifica
Partecipazione al congresso GEI 2008, Giornate dell’Elettrochimica Italiana
(15-18, Genova, Luglio 2008)
Partecipazione al congresso ERA 2008, Elettrochimica per il Recupero Ambientale
(18-20, Genova, Luglio 2008)
Partecipazione al CHISA 2008, 18th International Congress of Chemical and
Process Engineering. (18-20, Praga Repubblica Ceca, Agosto 2007)
Partecipazione al congresso SPEA5, 5th European Meeting on Solar Chemistry and
Photocatalysis: Enviromental Applications (18-20, Palermo, Ottobre 2007)
Cagliari, 20 Ottobre 2008
Il dottorando
Il tutor
_______________________
___________________________
Università degli Studi di Cagliari
Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale - XXII ciclo
Consuntivo delle Attività svolte nell'a.a. 2007-2008 (II anno)
Dottorando: Fabio Serra
Ore
960
Attività di ricerca
L’attività di ricerca del secondo anno è iniziata con lo studio teorico di sistemi
energetici integrati basati su impianti di gassificazione di medio-piccola taglia,
alimentati con carbone, nei quali il syngas prodotto viene utilizzato per la copertura
dei fabbisogni energetici di piccoli distretti territoriali in cui le utenze possono
presentare caratteristiche molto varie, con differenze anche molto marcate nei
profili dei carichi elettrici, termici e frigoriferi. L’analisi bibliografica è stata
essenzialmente volta alla caratterizzazione dello stato dell’arte degli impianti per la
generazione distribuita di energia, quali in particolare microturbine a gas, motori
alternativi a combustione interna e celle a combustibile, ed è stata estesa alla
caratterizzazione dello stato dell’arte delle prestazioni dei sistemi di cogenerazione
e di trigenerazione. Questo lavoro è documentato nel report interno “Stato dell’arte
nel settore delle tecnologie di conversione energetica potenzialmente in grado di
utilizzare syngas da carbone e da altri combustibili per la generazione distribuita di
energia e inserite in sistemi di cogenerazione e trigenerazione”.
Contemporaneamente è stata svolta l’attività di modellazione utilizzando e
ottimizzando la modellistica a disposizione del DIMECA, sviluppata nel corso di
precedenti attività di ricerca nel settore dei sistemi energetici integrati. In
particolare l’attenzione è stata focalizzata verso l’integrazione dei sistemi di
gassificazione con le celle a combustibile ad alta temperatura, quali le MCFC, per
le quali era stato realizzato un apposito modello di simulazione durante il primo
anno di attività. Peraltro, questa attività è documentata dalla memoria: “FIXEDBED COAL GASIFIERS INTEGRATED WITH MCFC-GT HYBRID SYSTEMS
FOR DISTRIBUTED POWER AND HEAT GENERATION”, presentata al
Congresso ASME Turbo Expo 2008. Sul modello del gassificatore è stato inoltre
svolto uno studio per individuare delle condizioni robuste di funzionamento, cioè
stabilire un set di parametri in grado di fornire alte prestazioni indipendentemente
della variabilità della composizione del carbone. Il lavoro ha richiesto
l’applicazione della Design of Experiments, metodologia consolidata della statistica
industriale per la gestione razionale della ricerca sperimentale che permette di
ottenere il massimo numero di informazioni con il minimo numero di prove. Questa
attività è documentata nella memoria presentata al 63° Congresso Nazionale ATI:
“CARATTERIZZAZIONE DI UN GASSIFICATORE A LETTO FISSO
MEDIANTE LA METODOLOGIA DELLA PIANIFICAZIONE DEGLI
ESPERIMENTI”.
Ore
Attività formative
Corso “Pile a Combustibile” (Corso di Laurea in Ingegneria Chimica) tenuto presso
30 l’Università di Cagliari dall’ Ing. Simonetta Palmas durante il primo semestre
dell’anno accademico 2007/2008.
Corso “Chimica Industriale” (Corso di Laurea in Ingegneria Chimica) tenuto presso
50 l’Università di Cagliari dall’ Ing. Simonetta Palmas durante il secondo semestre
dell’anno accademico 2007/2008.
Corso per dottorandi “Numerical Methods for Inverse Problems” tenuto presso
20 l’Università di Cagliari dal Prof. Lothar Reichel (Kent State University, U.S.A) dal
30 giugno all’8 luglio 2008.
Corso per dottorandi “Metodologie di analisi e ottimizzazione energetica” tenuto
20 presso L’Università di Cagliari dai Proff. Giorgio Cau e Daniele Cocco dal
14/07/2008 al 18/07/2008.
350 Studio individuale
Ore
50
Attività didattica
Tutoraggio nell’ambito del corso di “Sistemi Energetici” (terzo anno del Corso di
Laurea in Ingegneria Meccanica), assistenza agli studenti nella preparazione degli
esami di profitto.
Ore
Attività scientifica
20
Convegno Internazionale WHTC 2007, Montecatini Terme, 5-7 Novembre 2007.
36
Congresso Internazionale ASME TURBO EXPO 2008, Berlino, 9-13 Giugno 2008.
28
63° Congresso Nazionale ATI 2008, Palermo, 23-26 Settembre 2008.
Il dottorando
Fabio Serra
Il tutor
Prof. Daniele Cocco
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
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Piano preventivo di Attività per l'a.a. 2008-2009 (III anno)
Dottorando: MARIAROSA BRUNDU
Ore
1000
420
Ore
20
180
Attività di ricerca
L’attività di ricerca per l’anno accademico 2008-2009 prevede ulteriori migliorie al
modello matematico del gassificatore di tipo up-draft alimentato a carbone, aria e
vapore costruito durante gli anni precedenti al fine di incrementare l’intervallo di
convergenza del modello al variare delle condizioni operative.
La ricerca verterà inoltre sullo studio della gassificazione di una particella di Char
con lo sviluppo di un modello matematico di questo sistema.
Il periodo che va dal mese di novembre 2008 a marzo 2009 verrà trascorso presso il
dipartimento di tecnologie chimiche del Royal Institute of Tecnology di Stoccolma.
Durante questo periodo l’attività di ricerca sarà di tipo sperimentale e verterà sullo
studio di un reattore di gassificazione di biomassa a letto fluido e la conseguente
depurazione del syngas.
La ricerca si colloca all’interno di un progetto finalizzato ad ottenere metano a
partire da biomassa secondo un processo di gassificazione e successiva depurazione
del syngas. Una prima campagna sperimentale già iniziata durante l’anno
accademico precedente porterà alla scelta tra tre diversi tipi di ferro nel loro utilizzo
come catalizzatore per la rimozione del TAR da Syngas con produzione di metano.
Successivamente si studierà il processo in modo da individuare le condizioni
operative ottime al fine di ottenere la massima produzione di metano possibile.
Studio individuale
Attività formative
Ottimizzazione non lineare
Studio individuale per la preparazione di esami e/o tesine dei corsi obbligatori
riservati ai dottorandi
Ore
Attività didattica
150 Assistenza all’attività di laboratorio e alla stesura delle tesi degli allievi del prof.
Mura presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica
Ore
Attività scientifica
th
40 Partecipazione al 4 International Conference on Clean Coal Technologies for our
Future Maggio 2009
40 Partecipazione alla scuola nazionale AMO 2009
Cagliari, 15 ottobre 2007
Il dottorando
Il tutor
_______________________
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Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
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Piano di Attività per l'a.a. 2008-2009 (III° anno)
Dottorando: Mario Cascetta
Titolo tesi: Modellazione, progettazione di un impianto solare a concentrazione con
accumulo dell’energia termica per produzione di energia elettrica.
Ore
Attività di ricerca
950
L’attività di ricerca prevista per il secondo anno intende definire il gas termovettore da
utilizzare nell’impianto in funzione delle analisi tecniche effettuate e di un'analisi
economica. Saranno pertanto definite le caratteristiche del circuito ed i relativi costi di
impianto e di funzionamento. La scelta sarà sostanzialmente ristretta ai 3 gas: l’elio,
l’anidride carbonica e l’azoto. Inoltre si dovrà scegliere definitivamente e testare il
materiale ceramico da adoperare negli accumulatori termici che dovranno essere
caratterizzati da elevata capacità termica (possibilmente superiore ai 1000 J/kgK), buona
conducibilità e buone caratteristiche termo-meccaniche dal momento che dovrà resistere
anche ad elevate pressioni e temperature. Si dovrà naturalmente eseguire anche
un’analisi dei costi del materiale scelto trattandosi di materiali ceramici piuttosto costosi
che potrebbero incidere sul costo complessivo dell’impianto. Infine si effettuerà una
modellazione dell'impianto (utilizzando un appropriato software commerciale) per
valutare l’andamento della temperatura nei diversi componenti ed in particolare
all’interno dei serbatoi .
Infine si modellerà l’impianto complessivo per fornire le indicazioni sulle perdite di
carico totali, le potenze assorbite ed il rendimento complessivo dell’impianto solare.
Ore
20
20
570
Piano preventivo
Corso scuola di dottorato “Ottimizzazione non lineare”, docente: P. Zuddas.
Corso scuola di dottorato “Ottimizzazione su reti”, docente: P. Zuddas.
Studio individuale
Cagliari, 21 Ottobre 2008
Il dottorando
Mario Cascetta
Il tutor
Pierpaolo Puddu
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
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Piano Attività per l'a.a. 2008-2009 (III° anno)
Dottorando:
Titolo tesi:
combinato.
Ore
900
Ore
20
20
620
Efisio Casti
Modellazione dei fenomeni di instabilità nei compressori assiali di un impianto
Attività di ricerca
L’attività di ricerca riguarderà l’implementazione del codice di calcolo precedentemente
analizzati e/o lo sviluppo di nuovi codici per la simulazione del comportamento del compressore
da laboratorio. Si prevede di adottare una nuova configurazione del compressore da laboratorio
che permetterà analisi più efficaci del flusso in corrispondenza delle sezioni di maggiore
interesse per l’attività in corso.
Sarà indispensabile la raccolta di dati relativi al comportamento dinamico stabile ed in
transitorio di compressori di gruppi turbogas in esercizio presso impianti combinati reali per la
realizzazione di un software che sia in grado di prevedere il comportamento non stabile delle
macchine e di simularne il controllo per le varie esigenze di carico in modo da migliorarne
l’efficienza complessive dell’impianto e al contempo di mantenere un alto livello di affidabilità.
Attività formative
Corso scuola di dottorato “Ottimizzazione non lineare”, docente: P. Zuddas.
Corso scuola di dottorato “Ottimizzazione su reti”, docente: P. Zuddas.
Studio individuale
Cagliari, 21 Ottobre 2008
Il dottorando
Il tutor
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Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
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Piano di Attività per l'Anno Accademico 2008-2009 (III° anno)
Dottorando: Nicola Cau
Tutore : Prof. Bruno Picasso
Ore
Attività di ricerca
430
L’attività dell'ultimo anno sarà orientata nella realizzazione di un set-up
sperimentale per la soppressione attiva del suono con lo scopo di minimizzare il
rumore generato dal sistema di termo-ventilazione dell'incubatrice neonatale.
900
Ore
20
20
20
20
50
Ore
50
Ore
50
Studio individuale e scrittura della tesi
Attività formative
Frequenza del corso di “Ottimizzazione non lineare”
Frequenza del corso di “Brevetti”
Frequenza del corso di “Affidabilità e sicurezza”.
Corsi per l’approfondimento della lingua inglese o altra lingua straniera.
Attività didattica
Attività tutoriale per il corso di Fondamenti di Meccanica e Biomeccanica,
assistenza allo sviluppo delle tesi di laurea.
Attività scientifica
Partecipazione a conferenze scientifiche e seminari
Cagliari, 22 Ottobre 2008
Il dottorando
Nicola Cau
Il tutor
Bruno Picasso
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
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Piano di Attività per l'a.a. 2008-2009 (III° anno)
Dottorando: Francesco Desogus
Ore
1340
Attività di ricerca
L’argomento dell’attività di ricerca verte sullo studio dell’evoluzione di sistemi
biochimici in assenza e poi in presenza di irraggiamento con microonde a bassa
potenza. Si vuole completare lo studio volto alla determinazione dell’azione che le
microonde esercitano su sistemi isotermi, in modo da individuare e quantificare gli
effetti non termici, e per questo si continuerà a condurre la sperimentazione a 37°C,
in quanto temperatura di crescita ottimale, operando in ambiente termostatato. Le
indagini continueranno con le specie Staphylococcus aureus e Listeria
Monocytogenes, che rivestono notevole interesse nel campo della sicurezza
alimentare e sanitaria.
Ore
Attività formative
20 Frequenza del corso di “Ottimizzazione non lineare”.
20 Frequenza del corso di “Ottimizzazione su reti”.
Ore
Attività didattica
Tutoraggio nell’ambito del corso di “Reattori chimici I”: svolgimento di
30 esercitazioni in aula, seminari individuali su argomenti specifici, assistenza agli
studenti nella preparazione dell’esame di profitto.
Tutoraggio nell’ambito del corso di “Reattori chimici non ideali”: svolgimento di
30 esercitazioni in aula, seminari individuali su argomenti specifici, assistenza agli
studenti nella preparazione dell’esame di profitto.
Ore
Attività scientifica
120 Partecipazione a conferenze scientifiche e seminari.
Cagliari, 20 ottobre 2008
Il dottorando
Il tutor
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Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
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Piano di Attività per l'a.a. 2008-2009 (III° anno)
Dottorando: Anna Mereu
Ore
Attività di ricerca
1220
L’attività di ricerca è orientata verso i seguenti settori.
L’ottimizzazione dei flussi di traffico sulle reti di telecomunicazioni multiservizio;
in particolar modo lo studio si focalizza sullo sviluppo di un modello in grado di
garantire la survivability della rete da implementare secondo la formulazione arcpath e da risolvere col metodo della column generation.
Studio del path splicing, una nuova primitiva di routing che consente la creazione di
percorsi all'interno della rete costruiti come combinazione di molteplici alberi di
routing (slices) verso una singola destinazione.
Studio di una tecnica per la stima delle matrici di traffico che si basa sulla
minimizzazione della distanza fra la matrice di traffico incognita e una di
riferimento e mira a minimizzare il numero di richieste di traffico che differiscono
da quella di riferimento per una quantità superiore ad una certa soglia.
Ore
20
40
40
40
Attività formative
Frequenza del corso di “Ottimizzazione su reti ”
Partecipazione alla Scuola Nazionale di Elettrotecnica “Ferdinando Gasparini”
(Ottobre, Napoli).
Partecipazione alla “Winter school on Network Optimization”
Partecipazione a Seminari
Ore
40
40
Attività scientifica
Partecipazione a conferenze scientifiche internazionali
Partecipazione a conferenze scientifiche nazionali
Ore
Attività didattica
Tutoraggio nell’ambito del corso di “Elettrotecnica 1 e 2” per allievi elettrici ed
elettronici: collaborazioni in aula durante le esercitazioni, seminari individuali su
argomenti specifici, assistenza agli studenti nella preparazione degli esami di
profitto.
60
Cagliari, 16 Ottobre 2008
Il dottorando
Il tutor
___________________________
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
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Piano di Attività proposta per l'a.a. 2008-2009 (III anno)
Dottorando: Simone Pani
Tutore: Prof. Ing. Fabrizio Pilo
Ore
Attività di ricerca
Protezione dei sistemi elettrici dalle fulminazioni
L’attività di ricerca ha come scopo quello di studiare gli effetti della fulminazione
sui sistemi elettrici. La sovratensione derivante dalla fulminazione diretta o indiretta
della struttura produce un’amplificazione della tensione d‘esercizio in un impianto;
tali sovratensioni possono causare danni agli impianti e, conseguentemente,
pregiudicarne il corretto funzionamento e la necessaria sicurezza. Tutti i sistemi
elettrici hanno parti in tensione che vengono isolate con materiali sempre più
resistenti alle sovratensioni, ma naturalmente non è possibile immaginare che questi
possano resistere a tutte la sollecitazioni, infatti ogni sistema viene garantito con un
certo grado di isolamento che dipenderà dalle tensioni di funzionamento, dal grado
di sicurezza che si vuole raggiungere. Sovratensioni molto superiori a quella
massima consentita dall’apparecchio possono provocare danni. Le sovratensioni in
un impianto elettrico sono generalmente provocate da due diverse cause. Una va
ricercata direttamente nell’impianto, infatti, nello stesso si possono verificare fatti o
fenomeni inerenti all’esercizio dell’impianto o configurazioni elettriche tali da
100 facilitare fenomeni di sovratensione. L’altra causa di sovratensione, quella di
0
interesse in questa ricerca, è invece di origine esterna ed è dovuta all’elettricità
atmosferica ed alle fulminazioni dirette o indirette. Le sovratensioni prodotte dai
fulmini dipendono esclusivamente dalla quantità di corrente che questo riesce ad
iniettare sull’impianto e dall’impedenza che la stessa incontra nell’attraversarlo. Le
sovratensioni dovute a fulminazione, potendo raggiungere valori pari a molte
migliaia di kV, sono particolarmente pericolose per gli impianti di media tensione,
in quanto progettati per resistere al massimo a sovratensioni di 100kV. Nella ricerca
saranno studiati gli effetti dovuti alla fulminazione diretta e indiretta sulle strutture,
verranno implementati modelli per la simulazione del fulmine e per la studio dei
transitori elettrici nel sistema elettrico formato da generatori, trasformatori, linee
ecc. Per la studio e la rappresentazione dei modelli verranno utilizzati diversi
software come, ad esempio, EMTP (ElectroMagnetic Transients Program) che è
uno dei programmi maggiormente utilizzati nello studio dei transitori
elettromagnetici nei Sistemi Elettrici di Potenza. In modo particolare la ricerca si
concentrerà sullo sviluppo di modelli a parametri concentrati per la progettazione
dei sistemi di protezione LPS e degli impianti di terra soggetti a fulminazione.
Ore
Attività formative
Lezioni, esercitazioni:
Seminari organizzati nell’ambito del Gruppo Impianti con temi di riferimento
10
inerenti agli argomenti della ricerca;
Corsi :
Controllo di Impianti Termici (Prof. Domenico Salimbeni)
Campi Elettromagnetici 1(Prof. Giorgio Mentisci)
110
Trasmissione del calore in regime transitorio e cambio di fase (Prof.
Francesco Floris)
60
25
Corsi obbligatori per dottorandi della durata di 20 ore ciascuno:
Ottimizzazione non lineare (Prof .Paola Zuddas);
Ottimizzazione su reti (Prof .Paola Zuddas);
Corso di Brevetti ( Prof. S.Ennas, S.Marcis));
Convegni, conferenze, seminari
Conferenze organizzate dal CSIE e dall’AEIT.
Ore
Attività svolte dal Dottorando
100 Supporto agli studenti impegnati nel lavoro di Tesi.
200 Studio individuale.
Ore
Attività scientifica
100 Preparazione di articoli scientifici legati all’attività di studio condotta;
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it/dott_ing_ind
Piano di Attività per l'a.a. 2008-2009 (III° anno)
Dottorando: Jesús Rodríguez Ruiz
Ore
Attività di ricerca
L’attività di ricerca sará orientata allo studio dei sistemi fotoelettrochimici,
partendo dei risultati ottenuti precedentemente. Particolare attenzione sarà posta
all’ottimizzazione della struttura del materiale per aumentare la sua capacita
fotocatalitica, cercando di ampliare lo spettro di assorbimento del fotoanodo nel
campo del visibile. A tale fine, saranno utilizzati metodi opportuni di preparazione
degli elettrodi, completando lo studio precedente nel qualle venivano preparati
attraverso casting dopo un adatto trattamento meccanochimico. Fra questi metodi
aggiuntivi, si cercherà di sviluppare e studiare la generazione elettrochimica di
nanotubi mediante una anodizazione sullo stesso supporto di titanio. In questo
modo si prevede di ottenere elettrodi di elevata stabilità, con bassa resistenza
elettrica ed alta efficienza.
L’efficacia del materiale ottenuto sarà testata per reazioni di sintesi o di
degradazione fotocatalitica di inquinanti . L’attività di ricerca sarà parzialmente
condotta presso l’Institute of Inorganic Chemistry, University of ErlangenNurnberg.
1320
Ore
20
20
50
Attività formative
Frequenza del corso di “Ottimizzazione non lineare”
Frequenza del corso di “Advanced Wastewater Treatment”
Corsi per l’approfondimento della lingua inglese.
Ore
Attività didattica
Tutoraggio nell’ambito del corso di “Chimica Industriale”: collaborazioni in aula
50 durante le esercitazioni, seminari individuali su argomenti specifici, assistenza agli
studenti nella preparazione degli esami di profitto.
Ore
50
Attività scientifica
Partecipazione a conferenze scientifiche e seminari
Cagliari, 20 Ottobre 2008
Il dottorando
Il tutor
_______________________
___________________________
Università degli Studi di Cagliari
Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale - XXII ciclo
Piano di Attività per l'a.a. 2008 –2009 (III-anno)
Dottorando: Fabio Serra
Ore
20
Attività di formazione svolte dal Dottorando (previste)
Corso per dottorandi “Ottimizzazione su reti”, se previsto dal calendario dei corsi.
Ore
Attività svolte all’estero
720 Periodo di studio di sei mesi (da dicembre a maggio) presso la Technische
Universiteit di Delft in Olanda. In questo periodo verranno approfondite le
conoscenze sulla dinamica dei sistemi energetici con particolare attenzione alle
tematiche legate al comportamento dinamico del gassificatore a letto fisso. Verrà
quindi sviluppato un apposito modello per il gassificatore in modo da poterne
valutare il livello di integrazione in un sistema di trigenerazione in cui il syngas
prodotto viene utilizzato per coprire i fabbisogni energetici di piccoli distretti
territoriali nei quali le utenze possono presentare caratteristiche molto varie, con
differenze anche molto marcate nei profili dei carichi elettrici, termici e frigoriferi.
Ore
40
Attività svolte dai Dottorandi
Attività tutoriale per i corsi dell’area energetica impartiti nell’ambito del corso di
laurea in ingegneria meccanica, assistenza allo sviluppo delle tesi di laurea.
630 Attività di ricerca: completamento e ottimizzazione dei modelli zerodimensionali
per la simulazione del gassificatore a letto fisso, celle a combustibile ad alta
temperatura, motori a combustione interna, microturbine a gas e macchine ad
assorbimento. Utilizzo della modellistica per la simulazione, progettazione e
gestione di microreti per la generazione distribuita di energia elettrica, termica e
frigorifera basate sull’impiego di sistemi di gassificazione del carbone di piccola
taglia integrati con motori a combustione interna, microturbine a gas e celle a
combustibile, prendendo in considerazione le curve di carico caratteristiche di un
piccolo distretto territoriale.
150 Studio individuale
Il dottorando
Fabio Serra
Il tutor
Prof. Daniele Cocco
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
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Relazione Attività di Ricerca AA. 2007-2008 (II° anno)
Dottorando: Anna Mereu
Durante l'AA 2007-2008 l’attività di ricerca si è sviluppata attorno a tre principali problemi: porting
di applicazioni su griglia computazionale; sviluppo di un modello LP per l'ottimizzazione del
routing de traffico sulla rete internet; studio di algoritmi per la traffic matrix estimation.
Attività Completate:
Porting di applicazioni sulla griglia computazionale
L'attività si è concentrata su porting delle applicazioni sviluppate nell’ambito dell’ottimizzazione di
reti multi servizio e di dispositivi elettromagnetici nella griglia computazionale. Entrambe le
applicazioni di ottimizzazione si basano sull'algoritmo meta-euristico Tabu Search.
Il Tabu Search è un metodo meta euristico che si basa sull’utilizzo di una memoria
adattativa. A partire da una configurazione iniziale, durante ciascuna iterazione l’algoritmo esplora
le configurazioni che rappresentano il vicinato di quella corrente alla ricerca della migliore. Al fine
di evitare di ciclare attorno ad una certa configurazione (magari in corrispondenza di un minimo
locale della funzione obiettivo) , le configurazioni già esplorate vengono memorizzate in una Tabu
List e queste non potranno essere più esplorate per un numero di iterazioni prefissato. Se si utilizza
il Tabu Search con un problema che presenta m variabili, il vicinato si ottiene cambiando il valore di
una variabile alla volta. Questo significa che, se ciascuna variabile può assumere n valori, il vicinato
consiste al massimo di m*(n-1) . Questo costituisce un upper bound in quanto è possibile che
qualche configurazione sia già presente nella lista tabu. Il fatto che nel nostro algoritmo
l’esplorazione del vicinato avvenga in maniera cartesiana (ovvero modificando una variabile alla
volta), ci ha suggerito l’idea di slittare l’esplorazione dell’algoritmo in M parti dove M è il numero
di variabili. La parallelizzazione può essere effettuata dal momento che il calcolo della funzione
obiettivo è indipendente per ciascuna configurazione di valori che le variabili possono assumere.
Il middleware che è stato utilizzato per il porting delle applicazione è gLite in quanto, oltre
ad essere presente nella griglia computazionale italiana dell’INFN e quello presente anche nella rete
CYBERSAR. E’ molto importante notare che nella griglia computazionale non è possibile avviare
l’esecuzione di job ciclici. Per questo motivo il core dell’algoritmo sviluppato è stato progettato per
girare localmente su una macchina che funge da user interface mentre l’esecuzione dei job paralleli
ha luogo nella griglia computazionale. Questo è stato possibile tramite la suddivisione
dell’algoritmo in una architettura master e slave. La parte master che gira localmente rappresenta il
fulcro dell’algoritmo Tabu Search, ovvero valuta la situazione nell’iterazione corrente e prepara
l’elaborazione per l’iterazione successiva. Questo è stato possibile tramite l’utilizzo di API’s ovvero
chiamate a comandi di gLite. A ciascuno slave viene affidata una variabile da esplorare. Quando
tutti gli slaves terminano l’esecuzione il loro output viene valutato dal master. Infatti all’inizio il
programma master crea un catalogo che rappresenta la lista tabu. A tale catalogo anche gli slaves
possono avere accesso, e , quando terminano la loro esecuzione, scrivono il loro output sul catalogo.
Quando tutti gli slaves hanno terminato la loro esecuzione, il programma master legge i dati e li
confronta alla ricerca della soluzione migliore. Il database utilizzato è AMGA ed è compatibile con
il middleware gLite.
La prima applicazione della quale si è affrontato il porting sulla griglia computazione è un
algoritmo per il traffic management nelle reti di telecomunicazioni. In particolare, è stato affrontato
il problema sull’ottimizzazione delle metriche IS-IS nella rete internet dato un certo set di domande.
In una rete di telecomunicazione il traffico internet viene instradato tramite dei protocolli di routine
che sono capaci di trovare il percorso più corto per ciascuna domanda associando una metrica a
ciascun arco e calcolando il percorso più corso tramite l’applicazione dell’algoritmo di Dijkstra. In
caso di cammini di costo minimo multipli equivalenti, il traffico viene diviso in maniera equa. Nelle
reti backbone le metriche associate a ciascun arco vengono modificate dall’operatore sulla base della
propria esperienza e, nella maggior parte dei casi, ciò avviene senza tenere in conto la Quality of
Service. Ad esempio i pesi possono essere settati in maniera proporzionale alla lunghezza dei link,
oppure possono essere settati in maniera inversamente proporzionale alla loro capacità.
Nell’algoritmo da noi sviluppato, l’obiettivo principale è quello di settare i pesi in modo tale da
ottenere delle soluzioni robuste ed economiche per il routing del traffico nella rete e minimizzare nel
contempo il rischio di commettere una cattiva decisione in caso di congestione, la quale può avere
luogo in diverse situazioni: condizione di normale funzionamento; incertezza della domanda;
condizione di fallimento di un link in maniera transitoria o permanente. Il problema è del tipo NPhard, anche per grosse approssimazioni, pertanto per la sua risoluzone è stato sviluppato un
algoritmo meta-euristico, basato sul Tabu-Search . L’algoritmo di ottimizzazione funziona nel
seguente modo. Per ciascuna richiesta di traffico diversa da zero, il problema di routine consiste nel
distribuire la quantità di traffico richiesta dal nodo origine al nodo destinazione. L’obiettivo è quello
di ottenere un grado di survivability della rete pari al 100%. L’algoritmo di ottimizzazione funziona
off-line e utilizza le informazioni ricavate dall’osservazione del traffico che fluisce nella rete.
Vengono analizzati diversi scenari di funzionamento ovvero la condizione di normale
funzionamento e i scenari di fallimento di un singolo link per tutti i link che compongono la rete. A
partire da una configurazione iniziale di pesi (ad esempio, tutti unitari) l’algoritmo trova per
ciascuna domanda il percorso di costo minimo e calcola il carico complessivo di ciascun link. Il
massimo viene selezionate come il valore della funzione obiettivo. La strategia del Tabu Search
viene utilizzata per modificare i pesi degli archi al fine di trovare il minimo della funzione obiettivo.
L’altra applicazione che è stata studiata riguarda il design ottimo di dispositivi
elettromagnetici al fine di ridurre drasticamente il carico computazionale delle analisi numeriche
richieste dalla maggior parte degli algoritmo iterativi. Infatti nel design di strutture
elettromagnetiche è spesso necessario analizzare la distribuzione del campo elettromagnetico
utilizzando tecniche numeriche quali il Metodo agli Elementi Finiti (FEM). Al fine di effettuare un
design ottimo si utilizzano tecniche iterative per cercare la configurazione potenzialmente migliore
nel dominio delle soluzioni. Inoltre, quando il numero di parametri di design da ottimizzare diviene
considerevole, il numero di problemi elettromagnetici da risolvere può crescere fino a raggiungere
l’ordine delle migliaia. Al fine di ridurre le tempistiche proibitive nell’algoritmo di ottimizzazione è
senza dubbio utile utilizzare la griglia computazionale. L’algoritmo del Tabu Search viene
impiegato associando a ciascun parametro di design una variabile da ottimizzare e la valutazione
della funzione obiettivo avviene tramite la soluzione di un problema agli elementi finiti del
dispositivo in esame considerando il valore dei parametri di design pari a quello corrispondente alla
configurazione corrente.
I risultati ottenuti in entrambe le applicazioni hanno evidenziato il fatto che un elevato grado
di overhead viene introdotto attraverso il porting delle applicazioni nella griglia computazionale.
Questo fatto è causato da diversi fattori, primo fra tutti il ritardo di comunicazione nella griglia.
Questo aspetto deve essere tenuto in grossa considerazione, nel momento in cui si effettua il design
del porting di applicazioni sulla griglia. Questo overhead viene superato nel momento in cui la parte
del programma che viene parallelizzata e fatta eseguire nella griglia porta avanti un grosso carico
computazionale, come avviene nelle nostre applicazioni in caso di elaborazione FEM di dispositivi
e in caso di reti di telecomunicazione di elevate dimensioni. Nel futuro intendiamo perfezionare il
design delle nostre applicazione tramite altri meccanismi di parallelizzazione che sono attualmente
oggetto del nostro studio.
Pubblicazioni:
Sara Carcangiu, Alessandra Fanni, Anna Mereu, Augusto Montisci, Grid Computing for the Design
Optimization of Electromagnetic Devices , Proc. of the 13th Biennal Conference on Electromagnetic
Field Computation (CEFC 2008), 11 - 15 May 2008, Athens, Greece.
Sara Carcangiu, Alessandra Fanni, Anna Mereu, Grid Computing for Optimal Internet Traffic
Engineering based on OSPF/IS-IS Protocols, Conferenza Nazionale Italian e-Science 2008
(IES08),27 - 29 May, Naples, Italy.
Sviluppo di un modello LP per l'ottimizzazione del traffico nelle reti multi servizio
Si è sviluppato un modello di Linear programming per l'ottimizzazione del routing del traffico
internet che mira a grantire la survivability della rete in caso di fallimento del singolo link. Tale
modello è stato sviluppato al fine di utilizzare il protocollo IS-IS insieme alle nuove potenzialità di
traffic engineering offerte dal protocollo MPLS-TE. Sappiamo che il protocollo di routing
maggiormnete utilizzato nella rete internet è il protocollo IS-IS che funziona nel seguente modo.
Data una rete di telecommunicazioni, a ciascun link viene associato una metrica, detta anche peso.
Basandosi su tali pesi l'algoritmo di Dijkstra (il ben noto algoritmo per il calcilo dei cammini di
costo minimo), calcola il percorso attraverso il quale una certa domanda deve essere instradata.
Attraverso l'utilizzo di questo semplice algoritmo di routing è possibile che il traffico non venga
instradato efficientemente dal punto di vista della massima occupazione dei link, detta anche livello
di congestione. Pertanto è di significativa importanza riuscire ad effettuare il routing del traffico
nella maniera migliore possibile. Tale obiettivo, il routing ottimo delle commodity, può essere
ottenuto qualora si sfrutti la tecnologia MPLS, con la quale è possibile assegnare dei perscorsi, i
cosiddetti tunnel LSP (Label Switched Path) a certe commodity. Attraverso il modello LP sviluppato
è possibile trovare il set ottimo di LSP che garantisce il livello minimo di congestione nela rete. E'
stato inserita anche la condizione di survivability per la quale uno scenario di congestione deve
essere evitato considerando anche fallimento di link singoli sulla rete. Il modello implementato è
stato sviluppato a partire dal classico Multicommodity min cost flow problem e, in particolare, dalla
sua formulazione cosiddetta arc-path in quanto le variabili del problema sono associate ai path
(percorsi) sulla rete. Tale formulazione ha come conseguenza il fatto che il modello LP non ha più
una formulazione compatta in quanto è praticamente impossibile enumerare tutti i possibili percorsi
all'interno di un grafo per reti di dimensioni reali. Peratnto per la sua risoluzione si è utilizzato il
metodo della Column Generation. Sostanzialmente, tale metodo ci consente di trovare la soluzione
ottima al nostro problema, ovvero il set ottimo di percorsi da assegnare alle commodity, senza
risolvere il problema primale bensì il suo duale. Nel dettaglio la procedure consiste nel considerare
un set ridotto di percorsi nella rete e costruire in tal modo il problema primale ridotto.
Successivamente si costruisce il duale di quest'ultimo e se ne verifica l'ammissibilità.
L'ammissibilità del problema duale costituisce il ben noto pricing problem. L'algoritmo è cosituito
sostanzialmente da una procedura iterativa che termina quando tutti i percorsi ottimi sono stati
identificati.
Attività intraprese nel periodo di mobility:
Traffic Matrix Estimation
Le matrici di traffico rappresentano un aspetto molto importante nell'intero processo di design e il
planning delle reti internt. Inoltre la conoscenza delle matrici di traffico può facilitare notevolmente
la diagnosi e il management di scenari quali, congestione della rete e identificazione di eventi
anomali.
In generale una misura diretta dei flussi origine destinazione (OD) è un'attività proibitiva e tecniche
di stima che si basano su informazioni parziali sembrano essere l'unica soluzione al fine di ricavare
le matrici di traffico. Le informazioni disponibili sono in genere costituite da misure
dell'occupazione deglia archi e delle configurazioni dei link (i pesi degli archi). L'occupazione dei
link può essere ricavata facilmente tramite il protocollo SNMP (Simple Network Management
Protocol ) che è una parte del protocollo IP e che consiste in un set di standards per il network
management. Le altre informazioni che possono essere utilizzate sono informazioni topologiche
(peering, link d'accesso) o assunzioni sulla distribuzione delle domande. Inoltre possono essere
sfruttate anche informazioni dinamiche sull'evoluzione del traffico.
Gli approcci presenti in letteratura sono molto diversi tra loro. Primi tentativi, chiamati
deterministici, si basavano sulla costruzione di modelli lineari di ottimizzazione al fine di trovare il
la matrice di traffico ottima. Altri invece si basano su delle assunzioni sulla statistica delle matrici di
traffico. In particolar modo tali approcci partono dalla costruzione di un modello statistico del
traffico (ad esempio di tipo Poissoniano, Bayesiano oppure gravity model). In seguito si tenta di
minimizzare la distanza (ad esempio minimum least squares oppure expectation maximization) tra la
matrice di traffico attuale e quella derivante dal modello facendo in modo che quella ignota soddisfi
l'equazioni di routing.
Il nostro approccio consiste nello studio di una tecnica per la stima delle matrici di traffico
che si basa sulla minimizzazione della distanza fra la matrice di traffico incognita e una di
riferimento e mira a minimizzare il numero di richieste di traffico che differiscono da quella di
riferimento per una quantità superiore ad una certa soglia.
Studio della primitiva di routing path splicing
Studio del path splicing, una nuova primitiva di routing che consente la creazione di percorsi
all'interno della rete costruiti come combinazione di molteplici alberi di routing (slices) verso una
singola destinazione. Il path splicing fa in modo che il traffico possa migrare tra diversi alberi
all'interno della rete durante ciascun hop verso il nodo destinazione. Tale tecnica può essere adottata
da diversi protocolli di routing. In particolar modo, nell'intradomain routing, il cui protocollo è l'ISIS, i diversi slices vengono generati tramite una perturbazione dei pesi dei link. Questo metodo per
la generazione degli alberi è quello che è stato originariamente proposto dagli autori che hanno per
la prima volta analizzato tale tipo di routing. E' possibile tuttavia pensare a modi alternativi più
efficenti per calcolare i percorsi alternativi che possono avere migliori performances soprattutto dal
punto di vista della reliability della rete.
Cagliari, 16 Ottobre 2008
Il dottorando
Il tutor
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
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Relazione Piano consuntivo a.a. 2007-2008 (II anno)
Dottorando: Mariarosa Brundu
Tutore: Prof. Ing. Giampaolo Mura
Relazione dell’Attività svolta dalla dottoranda Mariarosa Brundu.
Anno Accademico 2007-2008
Introduzione
Il carbone è un combustibile ad alto potenziale inquinante, per questo motivo è necessario
sviluppare delle tecnologie efficienti per un utilizzo ambientalmente compatibile di tale risorsa. A
questa esigenza sembra rispondere pienamente lo sfruttamento del combustibile all’interno di un
processo di gassificazione. Il co-utilizzo di materiale ligneo-cellulosico e carbone all’interno di tale
processo sembra inoltre essere molto promettente.
Queste motivazioni ci hanno indotto ad incentrare le nostre ricerche sulla gassificazione di biomassa
e carbone. L’obiettivo specifico attuale consiste nel produrre un modello matematico
monodimensionale di un reattore di gassificazione a letto fisso in controcorrente basato su principi
primi.
Il modello, la cui descrizione è stata riportata nei successivi paragrafi, è stato sviluppato durante i
primi due anni di dottorato, in particolare, durante l’ultimo anno, sono state apportate delle
modifiche che consentissero di ridurre il tempo di calcolo e aumentassero la probabilità di
raggiungere la convergenza in un intervallo di condizioni operative maggiori. Tali modifiche
riguardano sia il metodo di calcolo che la descrizione dei fenomeni coinvolti.
Durante l’ultima parte dell’anno accademico l’attività di ricerca è stata svolta presso il dipartimento
di tecnologie chimiche del Royal Institute of Technology a Stoccolma. La ricerca svolta in tale sede
è principalmente sperimentale e si colloca all’interno di un progetto finalizzato ad ottenere metano a
partire da biomassa secondo un processo di gassificazione e successiva depurazione del syngas.
In particolare, la campagna sperimentale si è incentrata sullo studio di tre diversi tipi di ferro come
catalizzatore per la rimozione del TAR da Syngas ed il conseguente incremento della concentrazione
di metano.
La relazione riportata di seguito conterrà tre sezioni separate. La prima sezione è finalizzata a fornire
alcuni concetti di base sugli argomenti trattati nella relazione. La seconda riporta la descrizione del
modello sviluppato con particolare riferimento alle migliorie apportate nell’ultimo anno ed alcuni
risultati ottenuti dal modello. Nella parte conclusiva si descriverà brevemente il lavoro sperimentale
che è attualmente in atto presso il Dipartimento di Tecnologie chimiche del KHT di Stoccolma con
particolare riferimento al sistema oggetto di studio e alle prove in corso.
Gassificazione
Con il termine gassificazione si indica quel processo termochimico che, a partire da un combustibile
solido, consente di produrre un combustibile gassoso chiamato syngas principalmente composto di
CO, CO2, H2 e CH4. Il processo è abbastanza complesso ed ingloba in se diversi fenomeni.
Per via delle alte temperature al quale il solido viene esposto perde l’umidità contenuta subendo il
fenomeno dell’essiccamento. Lo stadio successivo è costituito dalla pirolisi, processo termico
attraverso il quale il combustibile si decompone per dare origine ad un composto solido ad alto
contenuto di carbonio, il char, ad una miscela di idrocarburi volatili alle temperature vigenti
all’interno del gassificatore chiamato TAR e una miscela di gas principalmente composta di CO,
CO2, H2 e CH4. Il Char ed il gas reagiscono ulteriormente incrementando la produzione di gas.
Tra le reazioni omogenee in fase gas che avvengono all’interno del processo sono di particolare
rilevanza le reazioni di cracking del TAR e le reazioni di combustione della fase gassosa.
Il processo può avvenire sia in reattori a letto fluido (bollente o trascinato a seconda del tipo di
fluidizzazione) sia in reattori a letto fisso. Questi ultimi si classificano in Updraft, Downdraft e
Cross flow a seconda del flusso reciproco tra solido e gas e rispettivamente: controcorrente,
equicorrente e a flussi incrociati.
Modello matematico di un gassificatore a letto fisso alimentato a biomassa o carbone
Il gassificatore oggetto di studio è stato schematizzato in Figura 1
Il solido viene alimentato nella parte alta dell’apparecchiatura
mentre le ceneri vengono scaricate dal basso, sezione nella quale
l’agente ossidante vede il suo ingresso nel reattore. Il syngas
prodotto viene collezionato nella parte alta del reattore.
Attraverso il lavoro svolto, è stato prodotto un modello
monodimensionale basato su principi primi del funzionamento di
tale
reattore.
Il
modello
prevede
l’alimentazione
dell’apparecchiatura costituita da biomassa o da carbone, mentre
per quanto riguarda la fase gas è possibile alimentare aria, vapore o
gas di sintesi stesso secondo la composizione desiderata.
I dati di input del modello sono le condizioni iniziali lungo il
Figura 1: Schematizzazione di reattore in termini di composizione, portata e temperatura della fase
un rattore di gassificazione di gas e della fase solida. Altre informazioni necessarie per
tipo Updraft
l’inizializzazione del calcolo sono le condizioni operative in termini
di rapporto ossidante-combustibile, temperatura, composizione e portata dell’alimentazione in fase
gas ed in fase solida. I dati di uscita del modello sono i profili di temperatura e concentrazione lungo
l’apparecchiatura al variare delle iterazioni.
Il modello è costituito da 24 equazioni differenziali a derivate parziali e tre equazioni algebriche. Le
principali assunzioni alla base del modello sono:
Modello monodimensionale;
Simmetria cilindrica;
Fluidodinamica di tipo plug flow per entrambe le fasi;
Pressione costante lungo reattore;
Grado di vuoto costante lungo il reattore;
Gran parte dei fenomeni coinvolti nel processo sono regolati dallo scambio termico tra le fasi, per
questo motivo è opportuno descrivere in maniera dettagliata le assunzioni che riguardano questo
argomento.
Tra le equazioni costitutive del modello sono stati inseriti bilanci di calore separati per le due fasi,
all’interno dei quali è previsto un termine di scambio termico tra le fasi.
Tabella 1 : Equazioni costitutive del modello
Bilanci di materia
Singolo composto in fase gas
−
Singolo composto in fase solida
∂ρ i ∂u g ερ i nr
∂ερ i
+
+ ∑ Ri , j =
2
∂z
∂t
∂z
j =1
− Df
ns
Totale per il solido
−∑
i =1
ng
Totale per il gas
∂u s ρ i nr
∂ρ
+ ∑ Ri , j = i
∂z
∂t
j =1
ns
∂u s ρ i ns nr
∂ρ
+ ∑∑ Ri , j = ∑ i
∂z
i =1 j =1
i =1 ∂t
g
g
g
nr
∂u g ερ i
∂ρ i
∂ερ i
+
+
R
=
∑
∑∑
∑
i, j
2
∂z
∂z
i =1
i =1 j =1
i =1 ∂t
n
− ∑ Df
i =1
n
n
Bilanci di energia
∂u s Cpi ρ iTs nrs
∂ 2Ts ns ∂Cpi CisTs
4
s
−∑
+ ∑ ∆H j R j − Uav (Ts − Tg ) − hsw (Ts − Tw ) − K 2 = ∑
∂z
D
∂z
∂t
i =1
j =1
i =1
ns
ng
∑
i =1
∂u g Cpi ρ iTg
∂z
nrg
+ ∑ ∆H j R gj + Uav (Ts − Tg ) −
j =1
∂ 2Tg ng ∂Cpi Cig Tg
4
hsw (Tg − Tw ) − K
=∑
D
∂z 2
∂t
i =1
Congruenza
ng
ns
ρ s = ∑ ρi
ρ g = ∑ ρi
i =1
i =1
Equazioni ausiliarie
ns
ε = 1− ∑
i =1
.
ρi
ρ*
i
.
P V = n RT
In questo modo è possibile tenere conto del trasporto convettivo e dell’irraggiamento tra le due fasi.
Il trasporto all’interno del solido avviene per conduzione mentre il trasporto in fase gas avviene per
conduzione e irraggiamento. Durante l’ultimo anno è stata inoltre apportata una modifica che
riguarda il bilancio termico con l’inserimento di un termine di scambio con l’esterno. I meccanismi
considerati in questo caso sono conduzione e irraggiamento. Il termine viene calcolato considerando
che la parete del reattore si trovi sempre ad una temperatura di 100°C. è necessario comunque
precisare che essendo il modello monodimensionale non è stato inserito il termine di variazione
radiale della temperatura. Per entrambe le fasi la temperatura è costante in ogni sezione trasversale
al flusso pur risentendo dello scambio termico con l’esterno attraverso le pareti.
La lista delle equazioni alla base del Tabella 2: Reazioni considerate dal modello modello è
riportata in Tabella 1.
Il modello sviluppato è di tipo cinetico ossia per
ogni reazione coinvolta nel sistema è stata
considerata una equazione cinetica che definisse
la velocità alla quale tale reazione avviene come
funzione di temperatura e concentrazioni. Una
lista delle reazioni coinvolte nel processo e
considerate nel modello è consultabile in Tabella
2.
Reazioni in fase solida
Essiccamento
Pirolisi della biomassa
Pirolisi del carbone
Durante la modellazione è stata inclusa una
cinetica del primo ordine nei confronti
dell’umidità presente ed una dipendenza del tipo
Arrhenius dalla temperatura per tenere conto
dell’essiccamento del combustibile.
La pirolisi della biomassa viene descritta
attraverso cinetiche di tipo pseudo omogeneo Reazioni eterogenee del char
che dipendono dal contenuto iniziale di materiale
ligneo cellulosico. Nel caso del carbone la
quantità di gas prodotto è funzione della
differenza tra massima resa teorica del singolo
Reazioni in fase gas
gas a partire dal solido e resa effettiva.
Reazioni
secondarie
del Tar
Per la biomassa non è stato possibile reperire in
letteratura una migliore descrizione del
fenomeno. Per quanto riguarda il carbone
modelli più elaborati sono anche i più complessi
e quindi i più difficili da inserire in un modello Reazione di shift
complesso e spesso necessitano di software
Combustione in fase gas
appositi.
L’eterogeneità delle reazioni di gassificazione
viene considerata attraverso un modello cinetico
a nucleo non reagente. Per il calcolo dei
coefficienti stechiometrici delle reazioni di
gassificazione il char viene considerato come puro carbonio.
Tra le reazioni omogenee si annoverano quelle di combustione dei gas più importanti e le reazioni
secondarie di cracking del TAR.
Per quanto riguarda la soluzione delle equazioni è importante sottolineare la forte instabilità del
sistema. Ottenere una convergenza per un ampio intervallo di condizioni operative era difficile e
richiedeva un tempo di calcolo eccessivamente elevato. Nell’ultimo anno si è lavorato soprattutto su
questo aspetto. Le equazioni costitutive del modello vengono ora risolte attraverso un metodo alle
differenze finite di tipo esplicito. I bilanci di materia e calore vengono risolti in maniera separata ed
è stato inserito un coefficiente di diffusione fittizio che consente di incrementare la stabilità,
aumentare il passo di integrazione e di conseguenza ridurre il tempo di calcolo.
Nel seguito verranno mostrati alcuni grafici ricavati attraverso l’utilizzo del modello sul reattore
alimentato con carbone.
Le condizioni di esercizio utilizzate nella simulazione delle quale si riportano i risultati sono presenti
in Tabella 3 e Tabella 4.
Tabella 3: Condizioni operative
Diametro interno del reattore
Altezza del letto
Pressione del letto
Portata di carbone
Diametro delle particelle
Densità apparente iniziale
Grado di vuoto
Temperatura di alimentazione del solido
Temperatura di alimentazione dell’aria
Temperatura di alimentazione del vapore
Temperatura di parete
1.98
2.13
1
0.284
1.27
1260
0.3
25
287
287
100
Rapporto aria combustibile
2
Rapporto vapore combustibile
0.26
m
m
Atm
Kg/s
cm
Kg/m3
M3vm3r
°C
°C
°C
°C
Kg/s
Kg/s
Kg/s
Kg/s
Tabella 4: Composizione del carbone
Analisi Prossima in peso%
Ceneri
5.7
Carbonio fisso
42.4
16.8
Umidità
Volatili
35.1
Analisi elementare in peso%
Carbonio
77.5
Idrogeno
5.6
Azoto
1.2
Zolfo
1.
Ossigeno
14.7
Temperatura del solido[°C]
Figura 3:
profilo di
Ascissa del reattore a partire dalla testa [m]
Frazione ponderale
Figura 2: profilo di temperature del solido al variare delle iterazioni
Ascissa del reattore a partire dalla testa [m]
concentrazione del carbone
Da una rapida analisi del profilo di temperatura (Figura 2)del solido al procedere del calcolo si evince
che il sistema necessita di un alto numero di iterazioni per raggiungere la convergenza, con un
tempo di calcolo dell’ordine delle ore. Da un confronto tra la fase gas e la fase solida(Figura 3 e Figura
4)
si può notare come, esattamente come ci si aspettava, il gas raggiunga la convergenza più
velocemente del solido. Le reazioni che avvengono in fase solida e il lento movimento del solido
attraverso il letto sono i fenomeni limitanti del processo.
Allo stato stazionario il reattore risulta diviso in tre distinte zone, separate dai due cambiamenti di
pendenza dei profili termici della fase solida e della fase gas (Figura 5). I cambiamenti di pendenza
derivano con molta probabilità dalla diverse endotermicità dei tre fenomeni. La parte bassa del
reattore presenta inoltre un picco caratteristico che indica che la maggior parte delle reazioni di
Frazione ponderale
Frazione ponderale
combustione sta avvenendo in questa porzione del reattore.
Ascissa
Ascissadel
delreattore
reattorea apartire
partiredalla
dallatesta
testa[m]
[m]
Temperatura [°C]
Figura 4: profilo di concentrazione del vapor d'acqua
Ascissa del reattore a partire dalla testa [m]
Figura 5:profilo di temperatura delle due fasi all'interno del reattore
In Tabella 5 è stata riportata la composizione del syngas in uscita dall’apparecchiatura.
Tabella 5: composizione del
syngas in uscita
CO
67.04
CO2
9.55
H2
23.39
CH4
0.02
Studio sperimentale di un impianto di gassificazione di materiale ligneo
cellulosico
Il fine ultimo dello studio è quello di produrre gas di sintesi con la maggiore concentrazione di
metano possibile. L’apparecchiatura sperimentale utilizzata è costituita da un piccolo serabtoio di
accumulo della biomassa, un reattore a letto fluido operante in condizioni atmosferiche, una sezione
di depurazione e una sezione di analisi del gas di sintesi.
L’indagine portata avanti nell’ultimo periodo riguarda lo studio di tre diversi tipi di catalizzatore
derivati dal ferro all’interno della sezione di conversione del TAR. In specifico si desidera conoscere
quale dei tre catalizzatori dia più alte conversioni.
Il materiale ligneo cellulosico alimentato all’apparecchiatura è costituito da betulla di dimensioni
comprese tra 1 e 3 mm.
La sezione di depurazione è costituita da un filtro ceramico ed un reattore catalitico.
La composizione del syngas prodotto viene ricavata attraverso un analisi cromatografica.
La prova può essere brevemente schematizzata come illustrato di seguito.
Viene caricato il materiale del letto (sabbia). Il reattore viene riscaldato attraverso un sistema di
resistenze. Una volta raggiunta la temperatura di esercizio (si sta indagando il campo di temperatura
che va dai 700°C agli 800°C) la biomassa viene alimentata al serbatoio di accumulo, e da lì
all’interno del reattore attraverso una coclea. La portata di biomassa in ingresso viene regolata
attraverso la velocità di rotazione della coclea.
Una volta raggiunto lo stato stazionario (30 min c.ca dopo il momento in cui viene attivata
l’alimentazione della biomassa al reattore) inizia la fase di analisi. Mentre le concentrazioni degli
altri gas vengono fornite ogni 10 min. dal gascromatografo i campioni di TAR vengono prelevati
manualmente.
La concentrazione del TAR viene analizzata prima e dopo il reattore di conversione. L’operazione
viene inoltre ripetuta impostando diverse temperature all’interno di quest’ultimo reattore.
Al termine delle analisi il sistema viene raffreddato e viene misurata la quantità di solido sia
all’interno del letto materiale del letto , ceneri e char non reagito) che all’interno della camera di
accumulo della biomassa (biomassa non reagita).
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it/dott_ing_ind
RELAZIONE DELL'ATTIVITÀ DI RICERCA SVOLTA DURANTE IL 2°
ANNO DEL DOTTORATO IN INGEGNERIA INDISTRIALE XXII CICLO:
ANALISI E OTTIMIZZAZIONE DELLE TERMOCULLE PER I
REPARTI DI TERAPIA INTENSIVA NEONATALE
Dottorando
Tutor
NICOLA CAU
BRUNO PICASSO
ATTIVITÀ DI RICERCA
L'ottimizzazione acustica delle incubatrici neonatali è stato il principale argomento
di ricerca sviluppato durante il secondo anno di dottorato. L'attività svolta si può
principalmente suddividere in 2 fasi. La prima è relativa alla classificazione e
valutazione delle principali fonti sonore presenti all'interno di un incubatrice. Nella
seconda fase, invece, utilizzando metodi di simulazione basati sugli elementi finiti, si
è valutato il campo di pressione acustica all'interno della calotta generato da fonti
sonore esterne o interne all'incubatrice stessa.
Fase 1: Classificazione delle principali fonti sonore all'interno di un incubatrice
neonatale.
Agli eventi rumorosi sono associati
problemi cognitivi e sensoriali, apnea,
tachicardia ed alterazione del ciclo sonno-veglia. Questi effetti sono strettamente
legati tempo di esposizione alla fonte sonora, alla sua intensità e frequenza.
Partendo da queste valutazione possiamo suddividere le fonti sonore che
interessano un incubatrice in 3 categorie principali:
Suoni connessi al funzionamento dell'incubatrice.
Suoni connessi alla sua manipolazione
Rumore ambientale
Suoni connessi al funzionamento dell'incubatrice
Alcuni suoni sono associati al funzionamento dell'incubatrice come quello, ad
esempio, generato durante il funzionamento del sistema di termo-ventilazione
dell'aria. Questa tipologia di rumore, classificabile anche come rumore aeroacustico, è causato dalle turbolenze generate dal profilo alare del ventilatore
durante il suo funzionamento. La normativa CEI 62-22, norme particolari sulla
sicurezza delle incubatrice neonatali, impone che il livello sonoro all'interno
dell'incubatrice sia minore di 45 dB. Il livello sonoro generato dal funzionamento
del ventilatore è, per la maggior parte delle incubatrici in commercio, inferiore ma
il tempo di esposizione a questa fonte sonora è elevato poiché il sistema di ricircolo
dell'aria è continuamente in funzione per assicurare il corretto lavaggio della CO2
che si accumula all'interno dell'incubatrice.
Suoni connessi alle operazioni di manipolazione sull'incubatrice
Sono suoni connessi alle operazioni di manipolazione dell’incubatrice durante la
pratica clinica. Sono generalmente rumori da impatto, structural noise, in genere di
elevata intensità e breve durata come ad esempio quelli generati dalla chiusura
degli oblò. Sono strettamente legati alle caratteristiche costruttive della calotta,
alle dimensioni e al materiale di cui è costituita ed alle scelte progettuali e
costruttive delle aperture e degli sportelli dell'incubatrice.
Rumore ambientale
I suoni di questa categoria sono quelli associati all’inquinamento acustico del
reparto dove sono ospitate le incubatrici. Secondo L’American Accademy Of
Pediatrics Committee On Environmental Health la soglia di rumore che deve essere
rispettata in un reparto di terapia intensiva neonatale (R.T.I.N.) è di 45 dB. Gli
elevati livelli di intensità sonora all'interno del R.T.I.N. sono da ricondurre a:
Progettazione del reparto: scelta degli arredi e disposizione degli spazi nei
quali sono ospitate le incubatrici
Presenza di allarmi
Presenza di altre apparecchiature medicali.
Attività del personale ospedaliero.
Fase 2: Analisi ed ottimizzazione acustica di una termoculla con metodi FEM
L'uso del metodo agli elementi finiti in campo acustico è stato impiegato per poter
valutare il livello di pressione acustica a cui è esposto il neonato.
Sono stati scelti cosi due casi rappresentativi:
Campo di distribuzione acustica durante l'impatto di un oggetto sulla
superficie della calotta, a simulare la chiusura di un oblo o la caduta di un
oggetto, ad esempio una cartella clinica.
Campo di distribuzione acustica durante il pianto del bambino
Partendo da un’incubatrice commerciale si è realizzato un modello ad elementi
finiti della sola parte fluida contenuta all’interno della calotta. In particolare si sono
impiegati elementi fluidi 3D a 8 nodi e a 4 g.d.l. per nodo (3 spostamenti lungo le 3
direzioni principali (x,y,z,) o in alternativa un valore scalare di pressione acustica).
L'uso di questi elementi permette di risolvere in maniera approssimata l'equazione
di propagazione delle onde e quindi di calcolare per ogni nodo il valore di
pressione acustica e conoscere per l'intero modello il campo di pressione sonora
generato da una qualsivoglia sorgente.
Principali caratteristiche costruttive
dell'incubatrice presa in esame
0,466 [m]
Dimensioni
della caloota:
0,768 [m]
Materiale:
0,500 [m]
Lastra
policarbonato dello
spessore di 6 [mm]
Figura 1: L'incubatrice commerciale impiegata nello studio e principali caratteristiche costruttive
Nel caso dell'impatto si è di fronte ad un problema accoppiato fluido-struttura.
Infatti a seguito dell'urto, nel nostro caso una piccola cartella clinica di massa pari
a 200 grammi, la superficie della calotta è posta in vibrazione cosi come l'aria che
la lambisce. Questo genera, come descritto dall'equazione di propagazione delle
onde, una perturbazione del campo di pressione acustica all'interno della calotta.
L'uso di particolari elementi fluidi e la definizione di una superficie di interfaccia
Fluido-Struttura permette di disaccoppiare il problema modellando solamente la
parte fluida. La presenza di eventuali fenomeni di riflessione sulle pareti della
calotta possono essere tenuti in considerazione definendo, tramite l'impedenza
acustica, le caratteristiche fonoassorbenti della calotta e del materassino su cui è
adagiato il neonato (nel nostro modello si esprime come ammettenza).
Elementi Fluidi di interfaccia (E.F.I)
Elementi acustici puri (E.A.P))
Boundary admittance dell'aria µ= 0.0
Boundary admittance del materassino µ= 0.75
Boundary admittance del policarbonato µ(*)= 0.25
Impatto di un oggetto sulla superficie della calotta
Per rappresentare correttamente l'affetto acustico generato durante l'impatto
deve essere calcolata la deflessione della calotta durante l'urto. Gli spostamenti
nodali lungo la direzione verticale saranno imposti come condizioni al contorno
sulla parte fluida.
m1
∆z
z
x
Massa dell'oggetto impattante m1= 0.200 [Kg]
Posizione dell'oggetto impattante rispetto
alla
superficie della calotta ∆z = 0.05 [m]
Spostamenti nulli sul contorno del
volume fluido (ipotesi di pareti rigite)
Spostamenti verticali della parete
durante l'impatto.
Figura 3: Schema rappresentativo del problema e condizioni al contorno imposte nel modello FEM
Sotto l'ipotesi di struttura semi rigida non è stato necessario modellare l'intera
calotta ma, è stato impiegato un modello equivalente che rappresentasse la sola
area affetta dall'impatto. La parte superiore della calotta, è stata quindi modellata
come una piastra vincolata lungo i bordi costituita dallo stesso materiale e
dimensioni pari a quelle del modello reale. Impiegando un software di dinamica
esplicita si sono calcolati gli spostamenti nodali lungo la sola direzione verticale. In
seguito, questi valori sono stati imposti come condizioni al contorno nel modello ed
è stato calcolato il campo di distribuzione acustica attraverso un analisi armonica.
Figura 4: Modello equivalente della calotta e deflessione verticale della piastra durante l'urto
Risulta fondamentale conoscere il livello di pressione sonora percepito dal
neonato. Si è cosi individuato un punto di osservazione in prossimità della testa del
neonato (Figura 5). In figura 6 è riportata il valore della pressione acustica [dB] in
prossimità di questo punto in funzione della frequenza. Come si può osservare i
valori sono estremamente elevati con valore RMS intorno ai 66 [dB].
Z
Punto di osservazione del livello di pressione sonora
all'interno dell'incubatrice
P
Y
X
P=(0.15, 0.20, 0.10)
Figura 5: Punto di osservazione del livello di pressione acustica in prossimità della testa del neonato.
Figura 6: Pressione acustica in [dB], in funzione della frequenza, calcolata nel punto P per il caso dell'impatto di
un oggetto sulla superficie della calotta
Durante il pianto del bambino
Con lo stesso approccio è stato studiato
l'effetto acustico generato dal pianto del
neonato. Le principali difficoltà incontrate
sono state quelle di individuare le corrette
condizioni al contorno del modello. Il pianto
del neonato non è facilmente definibile né,
tanto meno calcolabile a priori come nel
caso dell'impatto. E' stato cosi necessario
registrare il pianto di un neonato di pochi giorni di vita. La registrazione è stata
effettuata in un ambiente il più possibile isolato da fonti sonore indesiderate. E'
stato impiegato un microfono direzionale posto in prossimità della bocca del
neonato ad una altezza di circa 20 cm in modo da evitare possibili contatti
accidentali. Dalla registrazione, della durata di circa 60 secondi, è stato
individuato un campione rappresentativo del pianto del neonato. E' stato
successivamente calcolato lo spettro ed è è stata fatta un analisi armonica. Nel
modello impiegato la testa del neonato è stata modellata come una semi sfera
ed alcuni nodi sono stati selezionati a rappresentare la bocca del neonato. Anche
in questo caso, è stato osservato il valore di pressione sonora in un punto in
prossimità della testa del neonato. I valori di pressione sonora RMS sono elevati e
nell'ordine dei 60 [dB] ,figura 7. In aggiunta all'analisi armonica è stata effettuata
un'analisi modale della cavità fluida. Come si può notare la cavità può essere
posta in risonanza dallo stesso pianto del neonato, figura 8. Non è stata realizzata
ancora una analisi accoppiata Fluido-Struttura completa che potrebbe dare
informazioni aggiuntive su come il design ed il materiale della calotta influenzano il
campo di pressione al suo interno. Quest'ultimo aspetto potrebbe essere studiato
nel proseguo delle attività di ricerca per il prossimo anno.
Figura 7: Risposta acustica in [dB], in funzione della frequenza, calcolata nel punto P per il caso del pianto del
neonato
Modo 4 Freq= 423 [Hz]
Campo di distribuzione acustica Freq= 425 [Hz]
Figura 8: Confronto tra il campo di distribuzione acustica e forma modale intorno alla frequenza di 423 [Hz]
Cagliari 22 Ottrobre 2008
Il dottorando
Nicola Cau
Il tutor
Bruno Picasso
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it
Cagliari, 16 Ottobre 2008
Al Collegio dei Docenti
Oggetto: Richiesta spostamento presentazione delle attività
La sottoscritta Anna Mereu, allieva del XXII ciclo del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale, si
impegna formalmente a sostenere una presentazione orale, relativa all'attività svolta durante l'Anno
Accademico 2007-2008, davanti al Collegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale,
alla prima seduta utile successiva al rientro dal periodo di mobility presso l'Università di Leicester.
In fede
Anna Mereu
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it/dott_ing_ind
Stoccolma, 15 Ottobre 2008
Al Collegio dei Docenti
Oggetto: Richiesta spostamento presentazione delle attività
La sottoscritta Mariarosa Brundu, allieva del XXII ciclo del Dottorato di Ricerca in
Ingegneria Industriale, si impegna formalmente a sostenere una presentazione orale relativa
all’attività svolta durante l’Anno Accademico 2007-2008 davanti al Collegio Docenti del Dottorato
di Ricerca in Ingegneria Industriale. Tale presentazione avverrà alla prima seduta utile successiva al
rientro dalla missione presso il Royal Institute of Technology (Stoccolma), sede in cui la sottoscritta
sta attualmente svolgendo la propria attività di ricerca.
In fede
Mariarosa Brundu
Università degli Studi di Cagliari
DOTTORATO DI RICERCA IN
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Piazza d'Armi - 09123 Cagliari - Italia
Tel: +39 070 6755870 Fax: +39 070 6755900
http://www.diee.unica.it
Cagliari, 22 Ottobre 2008
Al Collegio dei Docenti
Oggetto: Richiesta spostamento presentazione delle attività
Il sottoscritto Nicola Cau, allievo del XXII ciclo del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale, si
impegna formalmente a sostenere una presentazione orale, relativa all'attività svolta durante l'Anno
Accademico 2007-2008, davanti al Collegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale,
alla prima seduta utile successiva al rientro dal periodo di mobility presso l'Università Cattolica di Lovanio
(Belgio).
In fede
Nicola Cau