Le macchine idrauliche rappresentano un settore fondamentale dell'ingegneria, con applicazioni che spaziano dall'industria all'energia. La comprensione dei principi che regolano il loro funzionamento è cruciale per lo sviluppo di soluzioni innovative e efficienti.
Gli autori guidano lo studente alla comprensione dei fenomeni fondamentali dell’idraulica e delle leggi che li governano, partendo dall’osservazione della realtà e dai principi fisici fondamentali. L’esposizione impiega volutamente un linguaggio matematico semplificato, rinunciando talvolta a sviluppi rigorosi e ad approfondimenti teorici a favore della comprensione degli aspetti fisici necessari per le applicazioni ingegneristiche.
Gli argomenti sono sempre corredati di esempi che illustrano l’applicazione pratica dei concetti esposti e comprendono l’idrostatica, l’introduzione ai principi di base della cinematica e della dinamica dei fluidi, la foronomia, le perdite di carico nelle correnti uniformi nelle condotte in pressione, lo scambio di potenza tra correnti e macchine idrauliche, le correnti a superficie libera in moto uniforme e gradualmente variato.
Giovanni Manente: Un Esperto nel Campo delle Macchine a Fluido
Giovanni Manente è Ricercatore Universitario presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione, Centro Ecotekne Pal. O - S.P. 6, Lecce - Monteroni - LECCE (LE). Il suo ufficio si trova al Piano terra, Telefono +39 0832 29 7753.
Giovanni Manente è Assistant Professor (Ricercatore RTD/B) presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione dell'Università del Salento (Italia). Ha conseguito un dottorato di ricerca in Energetica, un MS in Ingegneria Meccanica e un BS in Ingegneria Energetica presso l'Università di Padova (Italia). Nel 2017 ha ricevuto l'abilitazione per posizioni di Professore Associato in Sistemi Energetici e Macchine Termiche in Italia.
Durante il dottorato di ricerca, la sua ricerca si è concentrata sui cicli di potenza per l'utilizzo di fonti di calore a bassa-media temperatura. In questo contesto, Giovanni ha trascorso un tirocinio di un anno presso il centro di ricerca termica ENEL di Pisa (Italia) e sette mesi presso il Massachusetts Institute of Technology di Boston (USA) lavorando alla progettazione e all'ottimizzazione di cicli Rankine organici geotermici (ORC).
Nel periodo giugno 2019-agosto 2021 è stato Research Fellow (equivalente a RTD/A) presso la School of Chemical Engineering dell'Università di Birmingham (UK), lavorando al progetto EU H2020 SO WHAT sul recupero e la valorizzazione del calore di scarto industriale. Come borsista post-dottorato presso l'Università di Padova, Giovanni è stato principal investigator in progetti di ricerca su centrali geotermiche a basse emissioni e cicli combinati solari integrati, e ha lavorato alla progettazione di turbine assiali e radiali per ORC.
È stato docente del corso "Power Plant Technology" per il BS in Ingegneria Energetica presso l'Università di Padova per otto anni consecutivi (2011-2019). Ha anche tenuto lezioni presso la Graz University of Technology, l'Università di Lubiana e la Lund University nell'ambito del programma Erasmus+ Staff Mobility for Teaching. Dall'inizio del 2022 insegna presso UniSalento in corsi BS e MS.
Giovanni è autore o coautore di 51 pubblicazioni, 27 pubblicate su riviste internazionali e 24 su atti di conferenze internazionali. Le sue pubblicazioni hanno ricevuto finora 1574 citazioni e il suo H-index è 20 (Scopus).
Corsi e Laboratori
Giovanni Manente è coinvolto in diversi corsi e laboratori presso l'Università del Salento, tra cui:
- LABORATORIO DI MACCHINE A FLUIDO (Ingegneria Industriale)
- ENERGY MANAGEMENT (Management Engineering)
Nel corso di LABORATORIO DI MACCHINE A FLUIDO, vengono trattati gli strumenti e le tecniche di misura utilizzati nell’ambito delle macchine a fluido e dei sistemi energetici. Viene inizialmente presentato il concetto di misura e vengono descritti gli elementi funzionali di uno strumento generico di misurazione, sono poi introdotti dei criteri di classificazione degli strumenti, i sistemi di unità di misura e le problematiche relative all’errore di misura.
Vengono presentate le caratteristiche statiche più significative e comunemente utilizzate al fine di descrivere le prestazioni di uno strumento di misura, unitamente al processo di taratura statica. Viene poi presentato il modello matematico generale per descrivere il comportamento dinamico dei sistemi di misura e viene introdotto il concetto di funzione di trasferimento.
Vengono presentati i modelli matematici di strumenti elementari, la loro risposta ad ingressi canonici e le principali caratteristiche dinamiche. Viene estesa l’analisi della risposta dinamica anche ad ingressi più complessi di tipo periodico o transitorio tramite il calcolo degli spettri in frequenza, sono inoltre studiate le tecniche di elaborazione ed analisi dei dati sperimentali.
Nella seconda parte del corso vengono affrontati più nello specifico i principi di funzionamento e le caratteristiche degli strumenti di misura più utilizzati in ambito macchinistico. In questo ambito vengono anche presentati alcuni metodi di condizionamento dei segnali generati dai sistemi di misura, in particolare i circuiti a ponte, i filtri di frequenza, e alcuni cenni sui metodi di registrazione dei dati.
Competenze Specifiche
Il corso ha l’obiettivo di far conoscere allo studente le problematiche riguardanti la caratterizzazione sperimentale delle macchine a fluido. Al termine del corso lo studente dovrà conoscere le funzionalità degli strumenti di misura utilizzati in laboratorio per il rilievo di grandezze caratterizzanti le macchine a fluido e i sistemi energetici; dovrà essere in grado di scegliere opportunamente gli strumenti e le tecniche più adeguati per l’esecuzione di misure, saper elaborare ed interpretare i dati sperimentali, saper utilizzare degli strumenti software per il post processing dei dati acquisiti.
Competenze Trasversali
Lo studente svilupperà capacità critiche e di giudizio attraverso la conduzione di prove sperimentali al banco e la successiva elaborazione ed analisi dei dati attraverso strumenti software proposti dal docente, acquisirà inoltre delle competenze di base sulla modellazione di sistemi dinamici tramite l’analisi della risposta dinamica degli strumenti di misura condotta in laboratorio di calcolo avanzato. Tali attività saranno sintetizzate attraverso degli elaborati che contribuiranno a sviluppare anche la capacità di presentare i risultati in modo adeguato.
Le attività didattiche includono lezioni frontali, esercitazioni svolte in aula, esercitazioni svolte nel laboratorio di calcolo avanzato ed attività sperimentali condotte nel laboratorio di motori a combustione interna e nel laboratorio didattico di macchine a fluido. Le lezioni sono svolte alla lavagna oppure con l'ausilio del pc collegato al proiettore che consente di presentare in modo efficace i contenuti agli studenti. Le attività di laboratorio consistono nel condurre prove su attrezzature sperimentali e nell'acquisizione di dati. Le esercitazioni consistono nell'elaborazione dei dati acquisiti mediante software specifici (Excel e Matlab/Simulink). Le attività sperimentali di laboratorio di motori a combustione interne saranno condotte in presenza mentre quelle di macchine a fluido saranno condotte sia in presenza che mediante video pre-registrati dal docente.
La valutazione sarà effettuata mediante esame scritto individuale. La prova scritta sarà articolata in una serie di domande volte a valutare la conoscenza degli argomenti presentati, la capacità di analisi critica di scelte progettuali adottate nei casi studio proposti dal docente, la capacità di esporre con proprietà di linguaggio. Per l’esame lo studente dovrà inoltre preparare una relazione contenente le esercitazioni svolte durante il corso, contenenti ipotesi di lavoro, scelte progettuali e risultati ottenuti.
Nella valutazione verrà seguita la seguente griglia:
- Voto < 18 insufficiente: Conoscenze frammentarie e superficiali dei contenuti, errori nell’applicare i principi fisici alla base del funzionamento dei vari strumenti di misura, esposizione carente.
- Voto 18 - 20: Conoscenza dei contenuti sufficiente ma poco approfondita, incertezze nell’applicazione dei principi fisici alla base del funzionamento dei vari strumenti di misura, esposizione dei contenuti in modo semplice con qualche imprecisione terminologica.
- Voto 21 - 23: Conoscenze dei contenuti appropriate ma non approfondite, sufficiente capacità di applicare i principi fisici alla base del funzionamento dei vari strumenti di misura, capacità di presentare i contenuti in modo semplice ma sostanzialmente corretto.
- Voto 24 - 25: Conoscenze dei contenuti appropriate ed ampie, discreta capacità di applicare i principi fisici alla base del funzionamento dei vari strumenti di misura, capacità di presentare i contenuti in modo corretto.
- Voto 26 - 27: Conoscenze dei contenuti precise e complete, buona capacità di applicare i principi fisici alla base del funzionamento dei vari strumenti di misura, buona capacità di analisi, esposizione chiara e corretta.
- Voto 28 - 29: Conoscenze dei contenuti ampie, complete ed approfondite, buona applicazione dei principi fisici alla base del funzionamento dei vari strumenti di misura, buona capacità di analisi e di sintesi, esposizione sicura e corretta.
- Voto 30, 30 e lode: Conoscenze dei contenuti molto ampie, complete ed approfondite, capacità ben consolidata di applicazione dei principi fisici alla base del funzionamento dei vari strumenti di misura, ottima capacità di analisi, di sintesi e di collegamento, padronanza di esposizione.
Argomenti Trattati
Il corso copre una vasta gamma di argomenti, tra cui:
- Concetti introduttivi sulla misura
- Sistemi di unità di misura
- Incertezza di Misura
- Caratteristiche statiche e dinamiche di uno strumento
- Analisi del segnale
- Filtri di frequenza
- Campionamento
- Misure di spostamento, velocità e accelerazione
- Misure di forza, coppia e potenza
- Misure di portata e velocità dei fluidi
- Misure di pressione e temperatura
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