IMPIANTI INDUSTRIALI

Il corso presenta i sistemi produttivi in ottica tecnico-economica e gestionale e fornisce gli strumenti di base per il dimensionamento, la valutazione e la conduzione degli impianti di produzione e dei servizi generali di impianto.

Al termine del corso lo studente sarà in grado di impostare e risolvere problemi di progettazione preliminare e gestione degli impianti industriali, valutando le alternative sotto il profilo tecnico, economico, dell’affidabilità, della disponibilità e della manutenzione. Le esercitazioni numeriche e l’impiego del foglio elettronico consentiranno di applicare i modelli a casi rappresentativi e di interpretarne criticamente i risultati.

Descrittori di Dublino

Conoscenza e comprensione

Il superamento dell’esame implica che lo studente abbia acquisito:

• conoscenza degli aspetti teorici e applicativi e delle principali metodologie di progettazione e gestione degli impianti industriali e dei servizi di impianto;
• conoscenza dei principi di ingegneria economica applicati alle decisioni impiantistiche, con particolare riferimento a costi, ricavi, ammortamento e valutazione degli investimenti;
• conoscenza dei criteri generali per il dimensionamento dei servizi di impianto in condizioni di richiesta costante, periodica o aleatoria;
• conoscenza dei concetti fondamentali di affidabilità, disponibilità, ridondanza e continuità di funzionamento;
• conoscenza dei principi essenziali di funzionamento e dimensionamento dei principali servizi trattati nel corso: distribuzione elettrica, rifasamento, reti idrauliche, aria compressa e condizionamento;
• conoscenza della terminologia, delle politiche e delle strategie fondamentali della manutenzione industriale;
• conoscenza dei principi generali dell’analisi del rischio e dei metodi FMEA e FMECA.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Il superamento dell’esame implica che lo studente abbia acquisito la capacità di:

• leggere e interpretare dati, schemi e informazioni relativi a semplici sistemi produttivi e servizi di impianto;
• impostare e risolvere problemi tecnico-economici relativi alla progettazione preliminare e alla gestione degli impianti industriali;
• costruire e utilizzare modelli di costo, ricavo e profitto per valutare le condizioni di equilibrio e convenienza economica;
• applicare i principali criteri di valutazione degli investimenti industriali;
• calcolare e interpretare affidabilità e disponibilità di componenti e semplici configurazioni serie-parallelo;
• dimensionare servizi di impianto e sistemi di accumulo in presenza di differenti profili di domanda;
• confrontare soluzioni impiantistiche alternative sulla base di criteri tecnici, economici e di continuità operativa;
• utilizzare il foglio elettronico per organizzare i dati, implementare i modelli di calcolo e rappresentare graficamente i risultati.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni teoriche ed esercitazioni sono svolte in aula con l’ausilio di videoproiettore, lavagna e materiale didattico messo a disposizione degli studenti sulla piattaforma Studium.

La didattica erogativa comprende le lezioni dedicate alla presentazione dei principi, dei modelli e delle metodologie di progettazione e gestione degli impianti industriali.

La didattica interattiva comprende lo svolgimento collettivo e guidato di esercizi numerici, la discussione dei risultati, il confronto tra soluzioni alternative e l’impiego del foglio elettronico per l’elaborazione dei dati e la rappresentazione grafica.

Le lezioni teoriche concorrono prevalentemente all’acquisizione delle conoscenze e della comprensione; le esercitazioni sono finalizzate allo sviluppo della capacità di applicare i metodi, verificare la plausibilità dei risultati e motivare le scelte effettuate.

Qualora l’insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto sopra dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel presente syllabus.

Lezioni frontali su argomenti di teoria svolte tramite videoproiettore o lavagna luminosa. Esercitazioni svolte in aula tramite videoproiettore e foglio elettronico. 

Svolgimento collettivo di esercizi numerici. Simulazione breve della prova d'esame (esercizio numerico).

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto.

• È indispensabile la padronanza delle unità di misura, delle equazioni dimensionali e degli strumenti elementari di calcolo algebrico e differenziale.

• È importante conoscere gli elementi fondamentali della meccanica, della termodinamica e dell’elettrotecnica, con particolare riferimento alle grandezze di potenza ed energia, ai bilanci energetici e ai circuiti elettrici elementari.
• Sono utili conoscenze di base di probabilità e statistica descrittiva e una capacità operativa elementare nell’uso del foglio elettronico.
• Propedeuticità formale: Fisica Tecnica

L’obbligo della frequenza è disciplinato dal Regolamento didattico d'Ateneo e dal Regolamento del Corso di Laurea.

1. Richiami: principali leggi della meccanica, della termodinamica e delle leggi elementari dell'elettrotecnica di interesse per l’insegnamento. Impiego delle unità di misura e delle equazioni dimensionali. Capitalizzazione ed attualizzazione economica. Il campionamento casuale.

2. Introduzione: L'impresa industriale, l'impianto industriale e i servizi generali d'impianto. Classificazione degli impianti industriali. Flessibilità, elasticità e produttività.
3. Principi di ingegneria economica e decisioni impiantistiche: la funzione di produzione, costi fissi e costi variabili, ricavi e profitti; costi rilevanti per le decisioni; l’equilibrio dell’impresa nel breve periodo; margine di contribuzione; obsolescenza e usura; valore residuo degli impianti; costi di impianto e costi di esercizio; costo di inefficienza; l’ammortamento economico; criteri di valutazione degli investimenti industriali.
4. Metodi generali per il dimensionamento dei servizi d'impianto: continuità di funzionamento e probabilità di guasto degli elementi e dei circuiti serie e parallelo; affidabilità e disponibilità; costo della riserva; centralizzazione e frazionamento dei servizi; dimensionamento dei servizi in condizioni di richiesta aleatoria e periodica; economie di dimensione; criteri di calcolo degli accumulatori polmone.
5. Impianti di servizio e relativo dimensionamento: distribuzione dell'energia elettrica; dimensionamento economico delle linee elettriche; il rifasamento elettrico; criteri di progettazione economica delle reti di distribuzione degli impianti idraulici; generazione dell'aria compressa; progettazione delle reti di distribuzione dell'aria compressa; dimensionamento degli impianti di condizionamento.
   
6. Manutenzione: riferimenti normativi; terminologia ed elementi di base; la funzione manutenzione in azienda; politiche e strategie di manutenzione.
7. Sicurezza sul lavoro: Analisi di rischio ed analisi del D.Lgs. 81/2008; metodi di analisi di rischio FMEA e FMECA.
   

Contributo dell'insegnamento agli obiettivi dell'Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile

SDG 7 – Energia pulita e accessibile: Target 7.3. Dimensionamento tecnico-economico dei servizi energetici, valutazione delle perdite e dell’efficienza degli impianti.

SDG 8 – Lavoro dignitoso e crescita economica: Target 8.2 e 8.8. Produttività, manutenzione, continuità operativa e principi di sicurezza sul lavoro.

SDG 9 – Imprese, innovazione e infrastrutture: Target 9.4 e 9.5. Progettazione e gestione di infrastrutture industriali affidabili, valutazione degli investimenti e impiego di strumenti quantitativi e digitali.

SDG 12 – Consumo e produzione responsabili: Target 12.2 e 12.6. Uso efficiente delle risorse, confronto tra alternative impiantistiche e riduzione delle inefficienze.

SDG 13 – Lotta contro il cambiamento climatico: Target 13.2. Valutazione tecnico-economica di investimenti e soluzioni impiantistiche connesse all’efficienza energetica e alla transizione energetica.

Il contributo è sviluppato mediante lezioni frontali, esercitazioni numeriche e casi applicativi svolti con il supporto del foglio elettronico.

Testi

1. Turco F., "Principi generali di progettazione degli Impianti Industriali", CLUP, Milano, 1990.

2. Calabrese A., “Gestione degli impianti industriali” - Voll. I e II, CUSL, 2004.

 Dispense

D.1 Richiami

D.2 Principi di Manutenzione 

D.3 Sicurezza sul lavoro: il D.lgs. 9 aprile 28 n. 81

La prova d’esame consiste in:

a.1) Prove scritte parziali facoltative durante il corso. Si è ammessi alla prova orale a seguito del superamento della prova scritta con una valutazione di almeno 18/30. Sono altresì ammessi, sebbene ciò sia sconsigliato, gli studenti e le studentesse che abbiano conseguito almeno 15/30.

a.2) Prova scritta finale, qualora non si partecipi alle prove parziali o non si raggiunga il punteggio minimo. Si è ammessi alla prova orale a seguito del superamento della prova scritta con una valutazione di almeno 18/30. Sono altresì ammessi, sebbene ciò sia sconsigliato, gli studenti e le studentesse che abbiano conseguito almeno 15/30.

Le prove scritte comprendono esercizi numerici e quesiti applicativi relativi ai principali nuclei del programma. La valutazione tiene conto della corretta impostazione del modello, dell’esattezza dei calcoli, dell’uso coerente delle unità di misura, della qualità delle rappresentazioni tabellari e grafiche e della capacità di interpretare i risultati.

b) Prova orale. Il colloquio verifica la conoscenza e la comprensione degli argomenti contenuti nel syllabus e delle esercitazioni svolte sulla base delle tracce fornite nel materiale didattico. Sono valutate la pertinenza delle risposte, la capacità di collegamento, la proprietà del linguaggio tecnico, la capacità di fornire esempi e di motivare le scelte metodologiche.

La prova scritta e la prova orale hanno uguale peso nella formulazione della valutazione finale. Le modalità operative e l’eventuale validità delle prove parziali sono comunicate a lezione e pubblicate su Studium.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici e alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP del Dipartimento.

• Determinare il punto o i punti di equilibrio di un sistema produttivo a partire dalle funzioni di costo e ricavo e rappresentare il diagramma di redditività.
• Valutare la convenienza di un investimento industriale mediante il valore attuale netto e il tempo di recupero.
• Calcolare affidabilità e disponibilità di un sistema costituito da componenti in serie e in parallelo e confrontare configurazioni alternative.
• Dimensionare un servizio di impianto in presenza di domanda periodica o aleatoria e valutare l’eventuale capacità di accumulo.
• Confrontare una soluzione centralizzata e una frazionata considerando costi di investimento, esercizio e indisponibilità.
• Dimensionare economicamente una linea elettrica, una rete idraulica o una rete di distribuzione dell’aria compressa.
• Descrivere e confrontare le politiche di manutenzione correttiva, preventiva, su condizione e predittiva.
• Illustrare le fasi essenziali di una FMEA o FMECA applicata a un componente o a un semplice sistema industriale.

Ulteriori esercizi numerici svolti e tracce rappresentative sono disponibili sulla piattaforma Studium.