Modellazione 3D e analisi dello stato tenso-deformativo di una calandra per la produzione di tubi di acciaio a saldatura elicoidale

Il lavoro di indagine che �� stato sviluppato nella presente tesi �� volto a valutare, attraverso metodi FEM, ossia tecniche numeriche computazionali, le sollecitazioni e le deformazioni che agiscono sul telaio di uno "Stampo", macchina che realizza l'operazione di calandratura della lamiera nella produzione di tubi di acciaio a saldatura elicoidale. In particolare l���analisi riportata in questo documento pu�� ritenersi uno studio preliminare che ha lo scopo di creare un simulatore tenso-deformativo che permetta di realizzare un futuro lavoro di validazione del modello, quindi esso �� stato realizzato nel modo pi�� flessibile possibile, in modo che sia agevole, anche in un secondo tempo, introdurvi delle modifiche. Il Software utilizzato per la realizzazione dell'analisi FEM �� Salom��-Meca accompagnato dal risolutore Code Aster. Oltre all'analisi sul Telaio dello Stampo si �� effettuato uno studio preliminare, di validit�� generale, in cui si riportano in dettaglio le operazioni da effettuare per lo studio degli Assembly. In particolare �� stato utilizzato il software Efficient per la creazione del file di comando.

Modellazione numerica del flusso e del trasporto per l���applicazione integrata di geotermia a bassa entalpia e bonifica

L���obbiettivo che si pone questo lavoro �� quello di combinare in un unico impianto due tecnologie utilizzate per scopi differenti (impianto integrato): un impianto di climatizzazione geotermico a bassa entalpia di tipo open-loop ed un impianto di bonifica delle acque di falda di tipo Pump&Treat. Il sito selezionato per lo studio �� ubicato in via Lombardia, nell���area industriale di Ozzano dell���Emilia (BO), ed �� definito ���Ex stabilimento Ot-Gal���: si tratta di una galvanotecnica con trattamento di metalli, dismessa alla fine degli anni ���90. Durante una precedente fase di caratterizzazione del sito condotta dalla ditta Geo-Net Srl, sono stati rilevati in falda dei superamenti delle CSC previste dal D.lgs. 152/2006 di alcuni contaminanti, in particolare Tricloroetilene (TCE) e 1.1-Dicloroetilene (1.1-DCE). Successivamente, nel 2010-2011, Geo-net Srl ha eseguito una parziale bonifica delle acque di falda attraverso l���utilizzo di un impianto Pump and Treat. Grazie a tutti i dati pregressi riguardanti i monitoraggi, le prove e i sondaggi, messi a disposizione per questo studio da Geo-Net Srl, �� stato possibile eseguire una sperimentazione teorica, in forma di modellazione numerica di flusso e trasporto, dell���impianto integrato oggetto di studio. La sperimentazione �� stata effettuata attraverso l���utilizzo di modelli numerici basati sul codice di calcolo MODFLOW e su codici ad esso comunemente associati, quali MODPATH e MT3DMS. L���analisi dei risultati ottenuti ha permesso di valutare in modo accurato l���integrazione di queste due tecnologie combinate in unico impianto. In particolare, la bonifica all���interno del sito avviene dopo 15 dalla messa in attivit��. Sono stati anche confrontati i costi da sostenere per la realizzazione e l���esercizio dell���impianto integrato rispetto a quelli di un impianto tradizionale. Tale confronto ha mostrato che l���ammortamento dell���impianto integrato avviene in 13 anni e che i restanti 7 anni di esercizio producono un risparmio economico.

Sviluppo del simulatore ALCHEMIST per la modellazione di movimento cellulare

La tesi ha avuto come obiettivo l���estensione dell���incarnazione biochimica del simulatore Alchemist, cio�� di quella parte del simulatore dedicata alla modellazione di ambienti multicellulari. L'estensione si �� focalizzata sullo sviluppo delle necessarie astrazioni per modellare il movimento cellulare, un fenomeno che riveste una grande importanza in molti eventi di rilevanza biologica e fisiologica. A tal scopo si �� definito, e implementato sulla piattaforma ALCHEMIST, un modello di: 1) giunzione cellulare 2) estensione spaziale della cellula 3) ambiente cellulare 4) interazione meccanica. Sono infatti questi quattro elementi chiave necessari per la riproduzione il pi�� fedele possibile dei fenomeni biologici associati al movimento cellulare. Al fine di validare il modello e l'implementazione si sono infine sviluppati alcuni test, tra cui, nei principali, viene riprodotto il fenomeno della chemiotassi e l'inseguimento neutrofilo-batterio.

Modellazione del comportamento di un compressore aeronautico in condizioni di funzionamento con fogging

L'obiettivo di questo lavoro di tesi �� realizzare un modello, prima statico poi dinamico, dei componenti: imbocco e gruppo compressore, del turboalbero Allison 250 C18 sottoposto alla tecnologia del fogging. I dati sperimentali utilizzati provengono da prove sperimentali svolte da un altro tesista nel laboratorio di Propulsione e macchine della Scuola di Ingegneria e Architettura di Forl��. Grazie al modello statico, realizzato con il software MATLAB��, sono state create le principali mappe prestazionali dei singoli componenti. Queste ultime sono state poi implementate all'interno del modello dinamico realizzato con il software Simulink. Attraverso il modello dinamico, siamo stati in grado di osservare, grazie ad una struttura modulare a blocchi, l'andamento delle grandezze anche in regime transitorio, e di cambiare i parametri di inizializzazione in maniera molto rapida. Infine i dati ottenuti sono stati confrontati con i dati sperimentali e sono state effettuate valutazioni sull'utilit�� o meno del fogging. Entrambe le conclusioni hanno dato buoni risultati.

Dalla generazione di modelli 3D densi mediante TLS e fotogrammetria alla modellazione BIM

La tesi tratta la ricerca di procedure che permettano di rilevare oggetti utilizzando il maggior numero di informazioni geometriche ottenibili da una nuvola di punti densa generata da un rilievo fotogrammetrico o da TLS realizzando un modello 3D importabile in ambiente FEM. Il primo test si �� eseguito su una piccola struttura, 1.2x0.5x0.2m, in modo da definire delle procedure di analisi ripetibili; la prima consente di passare dalla nuvola di punti ���Cloud��� all���oggetto solido ���Solid��� al modello agli elementi finiti ���Fem��� e per questo motivo �� stata chiamata ���metodo CSF���, mentre la seconda, che prevede di realizzare il modello della struttura con un software BIM �� stata chiamata semplicemente ���metodo BIM���. Una volta dimostrata la fattibilit�� della procedura la si �� validata adottando come oggetto di studio un monumento storico di grandi dimensioni, l���Arco di Augusto di Rimini, confrontando i risultati ottenuti con quelli di altre tesi sulla medesima struttura, in particolare si �� fatto riferimento a modelli FEM 2D e a modelli ottenuti da una nuvola di punti con i metodi CAD e con un software scientifico sviluppato al DICAM Cloud2FEM. Sull���arco sono state eseguite due tipi di analisi, una lineare sotto peso proprio e una modale ottenendo risultati compatibili tra i vari metodi sia dal punto di vista degli spostamenti, 0.1-0.2mm, che delle frequenze naturali ma si osserva che le frequenze naturali del modello BIM sono pi�� simili a quelle dei modelli generati da cloud rispetto al modello CAD. Il quarto modo di vibrare invece presenta differenze maggiori. Il confronto con le frequenze naturali del modello FEM ha restituito differenze percentuali maggiori dovute alla natura 2D del modello e all���assenza della muratura limitrofa. Si sono confrontate le tensioni normali dei modelli CSF e BIM con quelle ottenute dal modello FEM ottenendo differenze inferiori a 1.28 kg/cm2 per le tensioni normali verticali e sull���ordine 10-2 kg/cm2 per quelle orizzontali.

Prove di ozonolisi sui fanghi biologici prodotti da impianti di depurazione delle acque reflue urbane

La tecnica di ozonolisi viene applicata ai fanghi biologici derivanti da impianti di depurazione acque reflue urbane, e consiste nell'ottenere, grazie all'ozono, una minor massa fangosa da smaltire e una miglior trattabilit�� del fango residue. In questo elaborato si prendono in esame le sperimentazioni effettuate a Marina di Ravenna e si estraggono le prime conclusioni gestionali, economiche e ambientali sull'applicabilit�� del metodo a questo tipo di fango.

Produzione di bioetanolo da scarti lignocellulosici della canna da zucchero: condizioni di saccarificazione e fermentazione simultanee (SSF) e aspetti ambientali del processo

Il presente studio ha avuto l���obiettivo di indagare la produzione di bioetanolo di seconda generazione a partire dagli scarti lignocellulosici della canna da zucchero (bagassa), facendo riscorso al processo enzimatico. L���attivit�� di ricerca �� stata svolta presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica dell���Universit�� di Lund (Svezia) all���interno di rapporti scambio con l���Universit�� di Bologna. Il principale scopo �� consistito nel valutare la produzione di etanolo in funzione delle condizioni operative con cui �� stata condotta la saccarificazione e fermentazione enzimatica (SSF) della bagassa, materia prima che �� stata sottoposta al pretrattamento di Steam Explosion (STEX) con aggiunta di SO2 come catalizzatore acido. Successivamente, i dati ottenuti in laboratorio dalla SSF sono stati utilizzati per implementare, in ambiente AspenPlus��, il flowsheet di un impianto che simula tutti gli aspetti della produzione di etanolo, al fine di studiarne il rendimento energetico dell���intero processo. La produzione di combustibili alternativi alle fonti fossili oggigiorno riveste primaria importanza sia nella limitazione dell���effetto serra sia nel minimizzare gli effetti di shock geopolitici sulle forniture strategiche di un Paese. Il settore dei trasporti in continua crescita, consuma nei paesi industrializzati circa un terzo del fabbisogno di fonti fossili. In questo contesto la produzione di bioetanolo pu�� portare benefici per sia per l���ambiente che per l���economia qualora valutazioni del ciclo di vita del combustibile ne certifichino l���efficacia energetica e il potenziale di mitigazione dell���effetto serra. Numerosi studi mettono in risalto i pregi ambientali del bioetanolo, tuttavia �� opportuno fare distinzioni sul processo di produzione e sul materiale di partenza utilizzato per comprendere appieno le reali potenzialit�� del sistema well-to-wheel del biocombustibile. Il bioetanolo di prima generazione ottenuto dalla trasformazione dell���amido (mais) e delle melasse (barbabietola e canna da zucchero) ha mostrato diversi svantaggi: primo, per via della competizione tra l���industria alimentare e dei biocarburanti, in secondo luogo poich�� le sole piantagioni non hanno la potenzialit�� di soddisfare domande crescenti di bioetanolo. In aggiunta sono state mostrate forti perplessit�� in merito alla efficienza energetica e del ciclo di vita del bioetanolo da mais, da cui si ottiene quasi la met�� della produzione di mondiale di etanolo (27 G litri/anno). L���utilizzo di materiali lignocellulosici come scarti agricolturali e dell���industria forestale, rifiuti urbani, softwood e hardwood, al contrario delle precedenti colture, non presentano gli svantaggi sopra menzionati e per tale motivo il bioetanolo prodotto dalla lignocellulosa viene denominato di seconda generazione. Tuttavia i metodi per produrlo risultano pi�� complessi rispetto ai precedenti per via della difficolt�� di rendere biodisponibili gli zuccheri contenuti nella lignocellulosa; per tale motivo �� richiesto sia un pretrattamento che l���idrolisi enzimatica. La bagassa �� un substrato ottimale per la produzione di bioetanolo di seconda generazione in quanto �� disponibile in grandi quantit�� e ha gi�� mostrato buone rese in etanolo se sottoposta a SSF. La bagassa tal quale �� stata inizialmente essiccata all���aria e il contenuto d���acqua corretto al 60%; successivamente �� stata posta a contatto per 30 minuti col catalizzatore acido SO2 (2%), al termine dei quali �� stata pretrattata nel reattore STEX (10L, 200��C e 5 minuti) in 6 lotti da 1.638kg su peso umido. Lo slurry ottenuto �� stato sottoposto a SSF batch (35��C e pH 5) utilizzando enzimi cellulolitici per l���idrolisi e lievito di birra ordinario (Saccharomyces cerevisiae) come consorzio microbico per la fermentazione. Un obiettivo della indagine �� stato studiare il rendimento della SSF variando il medium di nutrienti, la concentrazione dei solidi (WIS 5%, 7.5%, 10%) e il carico di zuccheri. Dai risultati �� emersa sia una buona attivit�� enzimatica di depolimerizzazione della cellulosa che un elevato rendimento di fermentazione, anche per via della bassa concentrazione di inibitori prodotti nello stadio di pretrattamento come acido acetico, furfuraldeide e HMF. Tuttavia la concentrazione di etanolo raggiunta non �� stata valutata sufficientemente alta per condurre a scala pilota un eventuale distillazione con bassi costi energetici. Pertanto, sono stati condotti ulteriori esperimenti SSF batch con addizione di melassa da barbabietola (Beta vulgaris), studiandone preventivamente i rendimenti attraverso fermentazioni alle stesse condizioni della SSF. I risultati ottenuti hanno suggerito che con ulteriori accorgimenti si potranno raggiungere gli obiettivi preposti. E��� stato inoltre indagato il rendimento energetico del processo di produzione di bioetanolo mediante SSF di bagassa con aggiunta di melassa in funzione delle variabili pi�� significative. Per la modellazione si �� fatto ricorso al software AspenPlus��, conducendo l���analisi di sensitivit�� del mix energetico in uscita dall���impianto al variare del rendimento di SSF e dell���addizione di saccarosio. Dalle simulazioni �� emerso che, al netto del fabbisogno entalpico di autosostentamento, l���efficienza energetica del processo varia tra 0.20 e 0.53 a seconda delle condizioni; inoltre, �� stata costruita la curva dei costi energetici di distillazione per litro di etanolo prodotto in funzione delle concentrazioni di etanolo in uscita dalla fermentazione. Infine sono gi�� stati individuati fattori su cui �� possibile agire per ottenere ulteriori miglioramenti sia in laboratorio che nella modellazione di processo e, di conseguenza, produrre con alta efficienza energetica bioetanolo ad elevato potenziale di mitigazione dell���effetto serra.

Analisi di pushover 3D per strutture in c.a.

In the present study, a new pushover procedure for 3D frame structures is proposed, based on the application of a set of horizontal force and torque distributions at each floor level; in order to predict the most severe configurations of an irregular structure subjected to an earthquake, more than one pushover analysis has to be performed. The proposed method is validated by a consistent comparison of results from static pushover and dynamic simulations in terms of different response parameters, such as displacements, rotations, floor shears and floor torques. Starting from the linear analysis, the procedure is subsequently extended to the nonlinear case. The results confirm the effectiveness of the proposed procedure to predict the structural behaviour in the most severe configurations.

Simulazione numerica di fenomeni aeroelastici con applicazione alle strutture civili

Il presente lavoro tratta lo studio dei fenomeni aeroelastici di interazione fra fluido e struttura, con il fine di provare a simularli mediante l���ausilio di un codice agli elementi finiti. Nel primo capitolo sono fornite alcune nozioni di fluidodinamica, in modo da rendere chiari i passaggi teorici fondamentali che portano alle equazioni di Navier-Stokes governanti il moto dei fluidi viscosi. Inoltre �� illustrato il fenomeno della formazione di vortici a valle dei corpi tozzi dovuto alla separazione dello strato limite laminare, con descrizione anche di alcuni risultati ottenuti dalle simulazioni numeriche. Nel secondo capitolo vengono presi in rassegna i principali fenomeni di interazione fra fluido e struttura, cercando di metterne in luce le fondamenta della trattazione analitica e le ipotesi sotto le quali tale trattazione �� valida. Chiaramente si tratta solo di una panoramica che non entra in merito degli sviluppi della ricerca pi�� recente ma fornisce le basi per affrontare i vari problemi di instabilit�� strutturale dovuti a un particolare fenomeno di interazione con il vento. Il terzo capitolo contiene una trattazione pi�� approfondita del fenomeno di instabilit�� per flutter. Tra tutti i fenomeni di instabilit�� aeroelastica delle strutture il flutter risulta il pi�� temibile, soprattutto per i ponti di grande luce. Per questo si �� ritenuto opportuno dedicargli un capitolo, in modo da illustrare i vari procedimenti con cui si riesce a determinare analiticamente la velocit�� critica di flutter di un impalcato da ponte, a partire dalle funzioni sperimentali denominate derivate di flutter. Al termine del capitolo �� illustrato il procedimento con cui si ricavano sperimentalmente le derivate di flutter di un impalcato da ponte. Nel quarto capitolo �� presentato l���esempio di studio dell���impalcato del ponte Tsing Ma ad Hong Kong. Sono riportati i risultati analitici dei calcoli della velocit�� di flutter e di divergenza torsionale dell���impalcato e i risultati delle simulazioni numeriche effettuate per stimare i coefficienti aerodinamici statici e il comportamento dinamico della struttura soggetta all���azione del vento. Considerazioni e commenti sui risultati ottenuti e sui metodi di modellazione numerica adottati completano l���elaborato.

Analisi sulla sicurezza stradale nel comune di Casalecchio di Reno: messa in sicurezza di un attraversamento pedonale

Il lavoro svolto consiste inizialmente in una presentazione generale della situazione attuale della viabilit�� sul territorio casalecchiese. Su di esso si affronteranno un buon numero di problematiche che rendono le strade, presenti sul territorio, a rischio di incidentalit��. Inerente a questo si �� analizzato i dati degli incidenti dell���ultimo anno avvenuti sul territorio attraverso il lavoro di raccolta dati effettuato dall���Osservatorio dell���incidentalit�� stradale della Provincia di Bologna. Dai dati ottenuti e dai rilevamenti effettuati nell���arco di questi quattro mesi passati nell���Ufficio Traffico del comune di Casalecchio di Reno, sulle strade comunali si �� riscontrato una serie di situazione a rischio che ho presentato in un capitolo apposito e si �� discusso anche le relative soluzioni di intervento. Tali situazioni comprendono sia strade leggermente attempate che necessitano di interventi di sistemazione, sia intersezioni a raso di vario tipo che presentano un ampio ventaglio di problematiche per la sicurezza stradale, sia attraversamenti pedonali non a norma, con situazioni al limite della sicurezza che necessitano di immediati interventi di sistemazione e messa in sicurezza. In particolare si �� approfondito lo studio degli attraversamenti pedonali, presentando tutti i possibili scenari che questa particolare situazione pu�� avere, elencando tutti i possibili interventi che si possono adottare al fine di ottimizzare la sicurezza e ridurre al minimo i rischi, ovvero ridurre il pi�� possibile la probabilit�� che un incidente accada e il danno subito dal pedone. Infine si �� studiato nello specifico una situazione di pericolo, fra quelle presentate, che probabilmente rappresenta una delle situazioni pi�� a rischio presenti sul territorio casalecchiese: un attraversamento pedonale sulla via Porrettana, nei pressi del parco Rodari, situato all���incirca a mezzavia fra l���incrocio tra via Porrettana e via Calzavecchio, e la rotonda Biagi. Tale attraversamento pedonale, in alcuni orari della giornata assai utilizzato dai residenti del limitrofo quartiere Calzavecchio che raggiungono il parco Rodari e nel giorno di mercoled�� mattina il mercato rionale situato accanto al parco, presenta flussi pedonali abbastanza corposi ed �� situato su una strada caratterizzata da un elevato flusso veicolare. Dopo aver presentato in maniera approfondita la situazione attuale di tale attraversamento pedonale, si sono infine proposte due diverse soluzione di intervento: una da poter essere attuata nell���immediato, l���altra subito dopo che si ottenga la declassazione di via Porrettana, cio�� all���incirca fra cinque o sei anni. Si �� allegato, infine, come appendice, la Normativa che si �� utilizzata al fine di progettare tali soluzioni.

Studio di una copertura di grande luce a forma libera

L' argomento di questa tesi tratta l'analisi di una copertura reticolare a forma libera di grande luce. Partendo da una modellazione FEM della reticolare risolta al calcolatore si �� cercato un metodo di analisi semplificato alternativo per l'individuazione approssimata delle sollecitazioni che nascono in seguito ai carichi. Ripercorrendo i passi sviluppati dal metodo americano per il calcolo dei solai a fungo, si individuano le sezioni portanti principali della forma strutturale, deducendo l'andamento del momento flettente dagli sforzi in corrispondenza dei correnti tesi e compressi. Sulle stesse sezioni sono stati costruiti dei modelli mono e bidimensionali semplificati che cercano di rappresentare, con diversa scala di precisione, l'andamento della sollecitazione flettente realmente presente nella struttura. Dall'analisi del momento flettente risultante dai modelli monodimensionali si individuano le modifiche effettuabili sulla geometria strutturale con lo scopo di migliorarne la risposta globale ed i parametri di progetto utili per il dimensionamento. Al termine si sono confrontati i risultati ottenuti dalle due strutture analizzate, ovvero con o senza le modifiche alla geometria, riportando alcuni parametri caratteristici del comportamento strutturale e traendo cos�� conclusioni sulla soluzione migliore.

Esperienze sul trattamento di essiccamento fanghi da depurazione presso il termovalorizzatore di Coriano (RN)

L���argomento trattato in questo elaborato �� il problema sempre pi�� emergente dello smaltimento dei fanghi provenienti dalla depurazione delle acque reflue. La quantit�� di fanghi da smaltire, infatti, �� in continuo aumento e continuer�� a crescere nel corso dei prossimi anni a causa di trattamenti sempre pi�� spinti di depurazione e della costruzione di nuovi impianti. Dopo aver analizzato i vari scenari possibili per lo smaltimento dei fanghi ed i relativi costi, si passa ad analizzare le varie tecniche utilizzate per l���essiccamento dei fanghi (dirette ed indirette), includendo anche tecniche di ultima generazione come l���essiccamento per via solare. Si �� andati poi ad analizzare nel dettaglio il funzionamento dell���impianto di essiccamento termico dei fanghi di depurazione di Coriano (RN), situato presso il termovalorizzatore e che sfrutta il calore proveniente da questo come fonte di calore per essiccare i fanghi. Sono state evidenziate le varie parti che compongono l���impianto e le caratteristiche delle correnti in ingresso ed uscita. Si �� passati poi ad analizzare il pericolo di esplosione, all���interno dello stesso impianto, dovuto alla presenza di miscele esplosive formate dalla polvere organica del fango e dall���aria. Si sono analizzate tutte le modifiche apportate all���impianto in modo tale da prevenire questo rischio di esplosione. Infine �� stata condotta una valutazione economica per dimostrare che l���essiccamento dei fanghi risulta un processo molto conveniente, perch�� consente di ridurre i volumi da trattare, e, quindi, di conseguenza anche i costi dello smaltimento finale.