Modellazione edilizia e simulazione energetica per le analisi delle prestazioni e la progettazione integrata delle cantine aziendali

Il presente studio si colloca nell’ambito di una ricerca il cui obiettivo è la formulazione di criteri progettuali finalizzati alla ottimizzazione delle prestazioni energetiche delle cantine di aziende vitivinicole con dimensioni produttive medio-piccole. Nello specifico la ricerca si pone l’obiettivo di individuare degli indicatori che possano valutare l’influenza che le principali variabili progettuali hanno sul fabbisogno energetico dell’edificio e sull’andamento delle temperature all’interno dei locali di conservazione ed invecchiamento del vino. Tali indicatori forniscono informazioni sulla prestazione energetica dell’edificio e sull’idoneità dei locali non climatizzati finalizzata alla conservazione del vino Essendo la progettazione una complessa attività multidisciplinare, la ricerca ha previsto l’ideazione di un programma di calcolo in grado di gestire ed elaborare dati provenienti da diversi ambiti (ingegneristici, architettonici, delle produzioni agroindustriali, ecc.), e di restituire risultati sintetici attraverso indicatori allo scopo individuati. Il programma è stato applicato su un caso-studio aziendale rappresentativo del settore produttivo. Sono stati vagliati gli effetti di due modalità di vendemmia e di quattro soluzioni architettoniche differenti. Le soluzioni edilizie derivano dalla combinazione di diversi isolamenti termici e dalla presenza o meno di locali interrati. Per le analisi sul caso-studio ci si è avvalsi di simulazioni energetiche in regime dinamico, supportate e validate da campagne di monitoraggio termico e meteorologico all’interno dell’azienda oggetto di studio. I risultati ottenuti hanno evidenziato come il programma di calcolo concepito nell’ambito di questo studio individui le criticità dell’edificio in termini energetici e di “benessere termico” del vino e consenta una iterativa revisione delle variabili progettuale indagate. Esso quindi risulta essere uno strumento informatizzato di valutazione a supporto della progettazione, finalizzato ad una ottimizzazione del processo progettuale in grado di coniugare, in maniera integrata, gli obiettivi della qualità del prodotto, della efficienza produttiva e della sostenibilità economica ed ambientale.

Electrochemical surface modification of Single walled carbon nanotubes and graphene-based electrodes for (bio)sensing applications

Sensors are devices that have shown widespread use, from the detection of gas molecules to the tracking of chemical signals in biological cells. Single walled carbon nanotube (SWCNT) and graphene based electrodes have demonstrated to be an excellent material for the development of electrochemical biosensors as they display remarkable electronic properties and the ability to act as individual nanoelectrodes, display an excellent low-dimensional charge carrier transport, and promote surface electrocatalysis. The present work aims at the preparation and investigation of electrochemically modified SWCNT and graphene-based electrodes for applications in the field of biosensors. We initially studied SWCNT films and focused on their topography and surface composition, electrical and optical properties. Parallel to SWCNTs, graphene films were investigated. Higher resistance values were obtained in comparison with nanotubes films. The electrochemical surface modification of both electrodes was investigated following two routes (i) the electrografting of aryl diazonium salts, and (ii) the electrophylic addition of 1, 3-benzodithiolylium tetrafluoroborate (BDYT). Both the qualitative and quantitative characteristics of the modified electrode surfaces were studied such as the degree of functionalization and their surface composition. The combination of Raman, X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, electrochemistry and other techniques, has demonstrated that selected precursors could be covalently anchored to the nanotubes and graphene-based electrode surfaces through novel carbon-carbon formation.

Advanced aspects of radiation protection in the use of particle accelerators in the medical field

In this work, the well-known MC code FLUKA was used to simulate the GE PETrace cyclotron (16.5 MeV) installed at “S. Orsola-Malpighi” University Hospital (Bologna, IT) and routinely used in the production of positron emitting radionuclides. Simulations yielded estimates of various quantities of interest, including: the effective dose distribution around the equipment; the effective number of neutron produced per incident proton and their spectral distribution; the activation of the structure of the cyclotron and the vault walls; the activation of the ambient air, in particular the production of 41Ar, the assessment of the saturation yield of radionuclides used in nuclear medicine. The simulations were validated against experimental measurements in terms of physical and transport parameters to be used at the energy range of interest in the medical field. The validated model was also extensively used in several practical applications uncluding the direct cyclotron production of non-standard radionuclides such as 99mTc, the production of medical radionuclides at TRIUMF (Vancouver, CA) TR13 cyclotron (13 MeV), the complete design of the new PET facility of “Sacro Cuore – Don Calabria” Hospital (Negrar, IT), including the ACSI TR19 (19 MeV) cyclotron, the dose field around the energy selection system (degrader) of a proton therapy cyclotron, the design of plug-doors for a new cyclotron facility, in which a 70 MeV cyclotron will be installed, and the partial decommissioning of a PET facility, including the replacement of a Scanditronix MC17 cyclotron with a new TR19 cyclotron.

Caratterizzazione e simulazione di processi di colata in sabbia di ghise sferoidali

L’oggetto principale delle attività di tesi è la caratterizzazione numerico-sperimentale di processi di colata in sabbia di ghisa sferoidale. Inizialmente è stata effettuata un’approfondita indagine bibliografica per comprendere appieno le problematiche relative all’influenza dei parametri del processo fusorio (composizione chimica, trattamento del bagno, velocità di raffreddamento) sulle proprietà microstrutturali e meccaniche di getti ottenuti e per valutare lo stato dell’arte degli strumenti numerici di simulazione delle dinamiche di solidificazione e di previsione delle microstrutture. Sono state definite, realizzate ed impiegate attrezzature sperimentali di colata per la caratterizzazione di leghe rivolte alla misura ed alla differenziazione delle condizioni di processo, in particolare le velocità di raffreddamento, ed atte a validare strumenti di simulazione numerica e modelli previsionali. Inoltre sono stati progettati ed impiegati diversi sistemi per l’acquisizione ed analisi delle temperature all’interno di getti anche di grandi dimensioni. Lo studio, mediante analisi metallografica, di campioni di materiale ottenuto in condizioni differenziate ha confermato l’effetto dei parametri di processo considerati sulle proprietà microstrutturali quali dimensioni dei noduli di grafite e contenuto di ferrite e perlite. In getti di grandi dimensioni si è riscontrata anche una forte influenza dei fenomeni di macrosegregazione e convezione della lega su microstrutture e difettologie dei getti. Le attività si sono concentrate principalmente nella simulazione numerica FEM dei processi fusori studiati e nell’impiego di modelli empirico-analitici per la previsione delle microstrutture. I dati misurati di temperature di processo e di microstrutture sono stati impiegati per la validazione ed ottimizzazione degli strumenti numerici previsionali impiegati su un ampio intervallo di condizioni di processo. L’impiego di strumenti affidabili di simulazione del processo fusorio, attraverso l’implementazione di correlazioni sperimentali microstrutture-proprietà meccaniche, permette la valutazione di proprietà e difettologie dei getti, fornendo un valido aiuto nell’ottimizzazione del prodotto finito e del relativo processo produttivo.

Processi integrati per l’intensificazione di processo: reazione di fotocatalisi accoppiata alla pervaporazione, la dialisi e all’ozonizzazione

L’accoppiamento di diverse operazioni unitarie può in certi casi portare ad una cosiddetta “intensificazione di processo”, cioè ad un aumento sostanziale delle rese, dell’efficienza e della sostenibilità. Nel presente lavoro sono state pertanto analizzate le potenzialità di accoppiamento della fotocatalisi, il più studiato tra i “processi di ossidazione avanzata”, sia con alcuni processi a membrana per la sintesi verde di aromi sia con l’ozonizzazione per la depurazione di acque. È stato dimostrato che in entrambi i casi l’ottenimento di una significativa intensificazione di processo dipende in gran parte dai parametri operativi, in particolare dal rapporto, delta, tra la velocità caratteristica di fotocatalisi e quella del processo accoppiato. Nel caso della sintesi di aromi, in cui la fotocatalisi viene accoppiata con la pervaporazione o con la dialisi ricircolando al reattore il retentato dalla cella con la membrana. Il parametro delta dipende dalla velocità di reazione, dalle proprietà di trasporto delle membrane e naturalmente dal volume del rettore e dall’area della membrana. La reazione fotocatalitica produce l’aroma, ad esempio vanillina da acido ferulico, per ossidazione parziale e grazie al recupero del prodotto se ne evita l’ulteriore ossidazione aumentandone pertanto la resa. L’operare in apparati separati offre diversi vantaggi come la possibilità di variare senza vincoli il rapporto tra area della membrana e volume del reattore, ma impone di considerare anche il grado effettivo di accoppiamento dei processi. In questo caso, come evidenziato dal modello matematico, un sufficientemente elevato rapporto di ricircolo consente comunque di integrare efficacemente i processi. Nell’ozonizzazione fotocatalitica si hanno due importanti vantaggi: l’aumento della velocità di degradazione grazie alla sinergia tra i processi e la capacità di controllare la formazione di prodotti pericolosi. La sinergia viene massimizzata ad un valore ottimale di delta, mentre la formazione dei prodotti indesiderati viene controllata operando secondo le procedure che sono state individuate.

La carta dei servizi nel settore dei trasporti e la tutela del passeggero

La tesi si propone l’obiettivo di riconoscere e analizzare l’attuale ruolo delle carte dei servizi di trasporto pubblico nel contesto dell’ordinamento italiano, quale strumento di tutela dei passeggeri. Nella prima parte, viene analizzato il frammentario quadro normativo delle carte dei servizi pubblici, a partire dal d.P.C.M. del 27.01.1994, che rimane tutt’ora il principale riferimento normativo dell’istituto. Nella disamina del quadro normativo, viene posto in evidenza come, salvo per alcune specifiche modalità di trasporto, manchi attualmente una norma che imponga in modo esplicito e diretto l’adozione delle carte dei servizi da parte della generalità dei gestori dei servizi pubblici di trasporto, da cui si sviluppa una riflessione in ordine alla fonte dell’obbligo di adozione di tali carte da parte dei soggetti privati esercenti tale tipologia di servizi. Nella seconda parte, viene analizzato il tema della natura giuridica delle carte dei servizi pubblici di trasporto. Nella terza parte, è analizzato il ruolo attribuito alla neo-costituita Autorità dei Trasporti, di individuazione dei diritti minimi che debbono essere contenuti nelle carte dei servizi di trasporto pubblico. Lo studio analizza inoltre i possibili conflitti di competenze che possono sorgere in relazione ai poteri espressamente attribuiti all’Autorità dei Trasporti. Infine, nella quarta e ultima parte, viene approfondito il tema degli strumenti di tutela apprestati in favore dei passeggeri dalle carte dei servizi, diversi e ulteriori rispetto agli ordinari strumenti già contemplati dall’ordinamento italiano. Con riferimento alla suddetta tematica, vengono esaminati sia gli strumenti di tutela extra-giudiziale, tra cui le procedure di reclamo e gli indennizzi automatici forfettari, sia la tutela giurisdizionale, con un approfondendimento sullo strumento del ricorso per l’efficienza amministrativa introdotto col il D.Lgs. n. 198/2009.

Il diritto alla mobilita' fra dimensione europea, costituzioni statali e autonomie territoriali

La tesi si prefigge l'obbiettivo di offrire una ricostruzione logico sistematica della disciplina giuridica che regola i trasporti pubblici locali in ambito regionale, statale e comunitario, affrontando le principali questioni interpretative e di coordinamento che esse pongono. Nella primo capitolo, viene analizzato l'evoluzione storica della normativa nazionale che regola il trasporto pubblico locale, soffermandosi soprattutto sulla riforma del trasporto pubblico locale introdotte dal d.lgs. 422/1997. Particolare attenzione è stata posta agli aspetti di programmazione e finanziamento nonché alle modalità di gestione del trasporto pubblico locale, in quanto il quadro normativo applicabile è caratterizzato da un’estrema complessità dovuta ai numerosi interventi legislativi. Nel secondo capitolo viene esaminato l'evoluzione dell'intervento comunitario in materi di trasporto pubblico locale, partendo dal (CE) n. 1191/69 che si limitava a disciplinare gli aiuti di Stato, fino alla normativa quadro per il settore (Regolamento (CE) n. 1370/2007). L'obbiettivo è quello di verificare se le scelte del legislatore italiano, per quanto concerne le modalità di gestione del trasporto pubblico locale possano dirsi coerenti con le scelte a livello comunitario previste dal Regolamento (CE) n. 1370/2007. Viene inoltre affronta la questione dell'articolazione della potestà normativa e amministrativa del settore dei trasporti pubblici locali nelle disposizioni del Titolo V della Costituzione. Lo studio si sofferma soprattutto sulla giurisprudenza della Corte costituzionale per tracciare una chiara individuazione del riparto delle competenze tra Stato e Regioni in materia. Infine nell'ultima parte, esamina le diverse problematiche interpretative e applicative della normativa che disciplina il settore del TPL, dovute all'azzeramento della normativa generale dei servizi pubblici locali di rilevanza economica in seguito al referendum abrogativo del 12 e 13 giugno 2011, nonché della illegittimità costituzionale della normativa contenuta nell'art 4 del d.l. n. 138/2011, ad opera della sentenza della Corte costituzionale n. 199/2012.