Analisi sperimentale del funzionamento di un sistema micro-ORC

Questa tesi tratta nello specifico lo studio di un impianto micro-ORC, capace di sfruttare acqua alla temperatura di circa 70-90��C come sorgente termica. Questo sistema presenta una potenza dichiarata dal costruttore pari a 3kW e un rendimento del 9%. In primo luogo, si descrivono le caratteristiche principali dei fluidi organici, in particolare quelle del freon R134a, impiegato nel banco prova. Vengono illustrati dettagliatamente l���impianto e la sensoristica utilizzata per le misurazioni delle varie grandezze fisiche. Tramite esse, con l���utilizzo di un programma di acquisizione dati appositamente relizzato in ambiente LabVIEW, �� stato possibile calcolare in tempo reale tutti i parametri di funzionamento, necessari per la caratterizzazione del sistema. Per una veloce ed efficiente elaborazione dei dati registrati durante le prove in laboratorio, �� stato realizzato un programma in linguaggio VBA. L���utilizzo di questo codice ha permesso, in primo luogo, di individuare e correggere eventuali errori di calcolo e acquisizione presenti in ambiente LabVIEW e, in secondo luogo, si �� reso indispensabile per comprendere il funzionamento dell���impianto nelle varie fasi, come accensione, spegnimento e produzione di potenza. Sono state inoltre identificate le modalit�� di risposta del sistema al variare dei comandi impostabili dall���utente, quali il numero di giri della pompa e la variazione della temperatura della sorgente calda. Si sono poi osservate le risposte del sistema al variare delle condizioni esterne, come ad esempio la temperatura dell���acqua di condensazione. Una specifica prova �� stata analizzata in questo elaborato. Durante tale prova il sistema ha lavorato in forte off-design, erogando una potenza elettrica pari a 255 W, raggiungendo un basso valore del rendimento (pari a 1.8%). L���analisi dei dati ha portato ad identificare nuovi limiti di funzionamento, legati ad esempio alla quantit�� di fluido interna al sistema.

Algoritmi per il calcolo parametrico delle curve a "V" e delle curve di "Capability" delle macchine sincrone

Nell'elaborato, dopo una breve descrizione di come vengono suddivise le macchine elettriche a seconda che vi siano o meno parti in movimento al loro interno, vengono esaminati inizialmente gli aspetti teorici che riguardano le macchine sincrone a poli lisci ed a poli salienti prendendo in esame anche quelli che sono i provvedimenti necessari a ridurre il contributo dei campi armonici di ordine superiore. Per questo tipo di macchine, spesso utilizzate in centrale per la pruduzione dell'energia elettrica, risultano di fondamentale importanza le curve a "V" e le curve di "Capability". Esse sono strumenti che permettono di valutare le prestazioni di tali macchine una volta che siano noti i dati di targa delle stesse. Lo scopo della tesi �� pertanto quello di sviluppare un software in ambiente Matlab che permetta il calcolo automatico e parametrico di tali curve al fine di poter ottimizzare la scelta di una macchina a seconda delle esigenze. Nel corso dell'eleaborato vengono altres�� proposti dei confronti su come varino tali curve, e pertanto i limiti di funzionamento ad esse associati, al variare di alcuni parametri fondamentali come il fattore di potenza, la reattanza sincrona o, nel caso di macchine a poli salienti, il rapporto di riluttanza. Le curve di cui sopra sono state costruite a partire da considerazioni fatte sul diagramma di Behn-Eschemburg per le macchine isotrope o sul diagramma di Arnold e Blondel per le macchine anisotrope.

Studio e sviluppo di un simulatore ed ottimizzatore di traiettoria per aerei da competizione

L'obbiettivo principale di questa tesi �� la creazione di un particolare strumento capace di calcolare, dati in input le coordinate geografiche in latitudine e longitudine dei vari gates di passaggio del velivolo e delle caratteristiche principali di quest'ultimo, la traiettoria ottimale, ovvero la pi�� veloce, restando pur sempre nei limiti strutturali e in quelli stabiliti dal regolamento, oltre che ad una serie di valori utili per effettuare tale percorso, quali la variazione di potenza, di coefficiente di portanza, di velocit��, ecc. Dopo una prima fase di raccolta delle informazioni (regolamento della competizione, dati tecnici dei velivoli usati, del motore e dell'elica) ne �� seguita una seconda in cui, partendo dall'analisi dei risultati ottenuti da un precedente tool di calcolo in Excel, si �� provveduto a scriverne uno nuovo operante in ambiente MatLab.

Analisi del rendimento di sistemi micro ORC di tipo sperimentale

In questo lavoro si analizza il rendimento isoentropico di diversi espansori adottati all���interno di sistemi micro-ORC (Organic Rankine Cycle). Si parte da una descrizione generale dei sistemi ORC, mettendone in evidenza le principali caratteristiche, il layout tipico, le differenze rispetto ad un ciclo Rankine tradizionale, e gli ambiti di utilizzo. Si procede ad una trattazione teorica del rendimento isoentropico del compressore e dell���espansore, specificando le ipotesi adottate nei calcoli e mettendo in luce la relazione tra rendimento isoentropico e politropico nell���uno e nell���altro apparato. Si passa poi alla descrizione delle quattro principali tipologie di espansori presenti in letteratura: scroll, screw, vane e piston, e si prosegue con l'analisi nel dettaglio della letteratura relativa alla valutazione dell���efficienza di questi quando utilizzati all���interno di un sistema micro-ORC. Infine, dopo aver descritto il sistema ORC del laboratorio di via Terracini del DIN, illustrandone layout, componenti principali, potenza scambiata all���interno dei componenti e modalit�� di calcolo adottata per la valutazione del rendimento isoentropico dell���espansore e del sistema complessivo, si confrontano i dati di efficienza di questo con quelli reperiti in letteratura. Il confronto del rendimento, dell'espansore e complessivo, del sistema del DIN, 33.8% e 1,818% rispettivamente, con quelli degli altri sistemi, �� risultato di difficilmente valutazione a causa delle condizioni di forte off-design del sistema stesso. Dalla ricerca �� inoltre emerso che i fluidi pi�� utilizzati nella sperimentazione, e dunque capaci di migliori prestazioni, sono R245fa, R134a e R123. Per quel che riguarda infine gli espansori, nel range di potenza di 1-10 kW, lo scroll risulta essere il migliore.

Determinazione di tabelle e correlazioni di velocit�� laminare di fiamma per motori a combustione interna

Negli ultimi anni le preoccupazioni a causa dell���inquinamento ambientale sono risultate sempre maggiori, questo ha portato un sempre pi�� crescente interesse per l���ottimizzazione nella progettazione dei motori a combustione interna per avere un aumento di potenza cercando di utilizzare meno carburante. Sempre pi�� di frequente, al fine di studiare la combustione in modo accurato e ricavarne modelli analitici coerenti con la realt��, ci si rivolge alla simulazione numerica; Tutti i modelli di combustione utilizzati dai solutori CFD richiedono la conoscenza della velocit�� laminare di fiamma, questa gioca un ruolo molto importante nei motori a combustione interna cos�� come in altre applicazioni, come il calcolo dei moti turbolenti. Il calcolo della velocit�� laminare pu�� avvenire attraverso modelli di cinetica chimica dettagliata a fronte di un peso computazionale non indifferente oppure utilizzando meccanismi cinetici ridotti con conseguente perdita di accuratezza. L���obiettivo di questa tesi �� lo studio della velocit�� di fiamma laminare al variare delle principali caratteristiche della miscela focalizzandosi sull���effetto di pressione, temperatura e di eventuali inerti (Acqua ed Egr). Attraverso la cinetica chimica dettagliata e relativo calcolo delle velocit�� delle reazioni di ossidazione sono state definite delle ���look up tables��� il pi�� possibile dettagliate (nonostante il grande peso computazionale) al fine di avere uno strumento facilmente implementabile in solutori CFD. Inoltre, a partire dai dati acquisiti, si �� passati all���analisi delle precedenti correlazioni cercando, nei limiti, di migliorarne e proporne altre per non dover ricorrere all���interpolazione delle mappe.

Analisi Sperimentale delle Prestazioni di Nodi Wireless LoRa in Presenza di Interferente

L���obiettivo dell���Internet of Things (IoT), come suggerisce il nome, �� quello di connettere oggetti (spesso alimentati a batteria) alla rete Internet per poterne avere un controllo da remoto. Lo sviluppo di questa tecnologia prevede la progettazione di dispositivi che abbiano: un basso costo per unit��, una durata della batteria sufficientemente lunga (anche dell���ordine di anni) quindi bassi consumi e la possibilit�� di realizzare un���ampia rete che possa supportare tante unit��. Per questo elaborato �� stata utilizzata la tecnologia LoRa, creata da Semtech. Essa lavora nelle frequenze ISM designate per le varie zone geografiche del mondo, presenta un Livello Fisico personalizzato ispirato alla modulazione CSS e un Livello MAC che si basa sul protocollo ALOHA puro. Lo scopo di questo elaborato �� realizzare delle misure delle prestazioni in ambiente indoor tramite l���utilizzo di due nodi (End Devices) e un gateway. Sono state sviluppate due applicazioni Java per realizzare la comunicazione tra i dispositivi. Le misure sono state realizzate inizialmente con un nodo singolo, per osservarne il tasso di perdita di pacchetti (packet loss rate) e l���attenuazione di potenza sul canale (channel loss). Successivamente sono state inviate trasmissioni da entrambi i nodi, prima separatamente e poi in contemporanea, per valutare l���interferenza tra invii di messaggi con uguali impostazioni nello stesso canale. Per fare ci�� �� stato utilizzato un modello della comunicazione di canale che tiene conto del path loss e dello shadowing log-normale. I risultati hanno mostrato che con un solo nodo si tratta di una tecnologia affidabile. Per quanto riguarda i risultati delle misure con interferente �� emersa una differenza con i valori attesi fino al 20%. Nell���elaborato vengono discussi i risultati ottenuti e possibili sviluppi futuri per questo tipo di sperimentazione.

Sviluppo di un modello numerico per la previsione della diluizione del film di lubrificante sulle pareti dei cilindri di motori

L'evoluzione dei motori ad accensione comandata, a fronte di una richiesta di mini- mizzazione delle emissioni di CO2 e la necessit�� di mantenere un target di potenza e guidabilit�� unitamente a consumi sempre inferiori, ha portato allo sviluppo di motori pi�� piccoli a maggiore densit�� di potenza. Con l'introduzione dei motori downsized, le ridotte dimensioni della camera di combustione in congiunzione alla soluzione dell'iniezione diretta, hanno creato le condizioni per le quali un certo quantitativo di combustibile (e/o acqua nel caso della water injection) va ad impattare a parete interagendo con lo strato di olio lubrificante. Vista l'importanza del lubrificante nel cilindro motore e le conseguenze del suo inquinamento o trasporto sul funzionamento dello stesso, si rende necessario uno studio di dettaglio sul fenomeno dell'impatto. Il seguente lavoro di tesi consiste nello sviluppo di un modello monodimensionale per l'analisi numerica dell'interazione tra due uidi mono o multi componenti, che permetta di stimare la variazione di composizione e l'evoluzione delle grandezze ter- modinamiche del sistema binario valutando le sue possibili condizioni al contorno a seconda dell'applicazione. Ad esempio nel caso della camera di un MCI, le condizioni al contorno del sistema binario possono essere rappresentate dagli scambi con uno strato solido (rappresentativo del cilindro) da una parte e con uno strato gassoso (rappresentativo della miscela in formazione in camera) dall'altro.

Digital design of an EPC Gen2 controller for enhanced RFID tags

This thesis presents an improvement of the long range battery-less UHF RFID platform for sensor applications which is based on the open source Wireless Identification and Sensing Platform (WISP) project. The purpose of this work is to design a digital logic that performs the RFID EPC gen2 protocol communication, is able to acquire information by sensors and provide an accurate estimation of tag location ensuring low energy consumption. This thesis will describe the hardware architecture on which the digital logic was inserted, the Verilog code developed, the methods by which the digital logic was tested and an explorative study of chip synthesis on Cadence.

Comparazione performance di un'applicazione enterprise basata su service mesh

Ultimamente si stanno sviluppando tecnologie per rendere pi�� efficiente la virtualizzazione a livello di sistema operativo, tra cui si cita la suite Docker, che permette di gestire processi come se fossero macchine virtuali. Inoltre i meccanismi di clustering, come Kubernetes, permettono di collegare macchine multiple, farle comunicare tra loro e renderle assimilabili ad un server monolitico per l'utente esterno. Il connubio tra virtualizzazione a livello di sistema operativo e clustering permette di costruire server potenti quanto quelli monolitici ma pi�� economici e possono adattarsi meglio alle richieste esterne. Data l'enorme mole di dati e di potenza di calcolo necessaria per gestire le comunicazioni e le interazioni tra utenti e servizi web, molte imprese non possono permettersi investimenti su un server proprietario e la sua manutenzione, perci�� affittano le risorse necessarie che costituiscono il cosiddetto "cloud", cio�� l'insieme di server che le aziende mettono a disposizione dei propri clienti. Il trasferimento dei servizi da macchina fisica a cloud ha modificato la visione che si ha dei servizi stessi, infatti non sono pi�� visti come software monolitici ma come microservizi che interagiscono tra di loro. L'infrastruttura di comunicazione che permette ai microservizi di comunicare �� chiamata service mesh e la sua suddivisione richiama la tecnologia SDN. �� stato studiato il comportamento del software di service mesh Istio installato in un cluster Kubernetes. Sono state raccolte metriche su memoria occupata, CPU utilizzata, pacchetti trasmessi ed eventuali errori e infine latenza per confrontarle a quelle ottenute da un cluster su cui non �� stato installato Istio. Lo studio dimostra che, in un cluster rivolto all'uso in produzione, la service mesh offerta da Istio fornisce molti strumenti per il controllo della rete a scapito di una richiesta leggermente pi�� alta di risorse hardware.

Dinamica di deformazione e geometria di colate di terra in Argille a Palombini e Argille Varicolori, Appennino Bolognese

Le colate di terra sono dissesti diffusi nelle formazioni argillose presenti nell���Appennino Bolognese e il loro studio �� utile per fini di pianificazione territoriale, potendo valutare i fattori di rischio sito-specifici. In questo lavoro si studiano 15 corpi di frana su diverse scale spaziali e temporali tramite l���osservazione di foto aeree, l���analisi di serie temporali inclinometriche e le descrizioni stratigrafiche dei rispettivi log, corredati da valori di penetrometro tascabile. Grazie a tali strumenti si sono perseguiti diversi obiettivi, valutando analogie e differenze tra le Argille a Palombini e le Argille Varicolori: (i) osservare le modifiche morfologiche dei versanti, integrando l���Archivio storico regionale con nuovi eventi; (ii) comprendere il tipo di deformazione e i relativi tassi, guardando anche alla loro distribuzione spaziale nei corpi di frana; (iii) calcolare le velocit�� di deformazione nel periodo post parossistico; (iv) indagare diverse relazioni geometriche (area-lunghezza, area-larghezza locale e area-profondit�� di rottura), notando che sono legate da relazioni di potenza diretta. I risultati raggiunti mostrano la presenza della superficie di rottura nella zona assiale dei corpi di frana, con velocit�� maggiori rispetto a quelle nelle zone laterali o di deposito, caratterizzate invece da profili con deformazione continua sulla verticale. L���andamento post parossistico delle velocit�� �� decrescente, con qualche eccezione nelle zone di distacco e, in generale, con valori a testa tubo maggiori nelle Argille a Palombini. Si nota, infine, come la rottura avvenga al passaggio tra materiale inalterato e alterato nelle Argille a Palombini, mentre nelle Argille Varicolori si ha scorrimento anche all���interno di materiale inalterato. In entrambe le formazioni si osserva un netto aumento dei valori di penetrometro tascabile in prossimit�� della rottura, facendo della variazione di resistenza del materiale una possibile via preferenziale per lo scorrimento.

Progetto DERNetSoft: design e sviluppo di un'app mobile per un futuro pi�� sostenibile

Da anni ormai siamo inconsapevolmente "in guerra" con la natura. Sfruttiamo e sprechiamo risorse naturali senza alcuna considerazione per le conseguenze. Le citt�� sono considerate le principali fonti dei problemi ambientali e la regolamentazione del consumo energetico urbano �� fondamentale per affrontare il cambiamento climatico globale. DERNetSoft Inc, start-up californiana, ha intravisto il problema come un���opportunit�� per creare un proprio business il cui scopo �� quello di contribuire a costruire un futuro a basse emissioni di carbonio, fornendo un servizio tecnologico scalabile e conveniente per consentire la riduzione delle emissioni di gas a effetto serra a livello mondiale. Per farlo vengono utilizzati i concetti di DER Energy e Aggregation Energy. Nel volume di tesi si affrontano e descrivono la progettazione di un���applicazione mobile, multipiattaforma, sviluppata con il framework React Native. L���app sviluppata �� supportata da un���architettura basata su dei micro servizi implementati tramite il cloud di Google. La principale funzionalit�� dell���applicazione sviluppata �� quella di notificare gli utenti di un evento ELRP che, attraverso incentivi economici, promuove la riduzione del consumo energetico durante i periodi di forte stress o emergenza della rete elettrica.

Simulazione CFD di incendio in galleria: confronto tra modello e test in scala reale

Le tecniche di fluidodinamica computazionale vengono utilizzate in numerosi settori dell���ingegneria per risolvere in modo efficiente i problemi di flusso e di termodinamica nei fluidi. Uno di questi settori in cui si �� diffuso l���utilizzo delle tecniche CFD (Computational Fluid Dynamics) �� il settore dell���ingegneria antincendio. Tra i vari software di simulazione presenti, FDS (Fire Dynamics Simulator) �� quello pi�� diffuso nella comunit�� antincendio e utilizzato all���interno della presente analisi. L���elaborato introduce le basi dell���ingegneria antincendio spiegando le varie fasi attraverso il quale passa la metodologia prestazionale, passando poi ad approfondire le dinamiche d���incendio, in particolare nelle gallerie stradali e le tecniche di modellazione termo fluidodinamica degli incendi. L���analisi tratta il confronto tra delle prove d���incendio in scala reale effettuate all���interno di una galleria e le relative simulazioni fluidodinamiche realizzate al fine di verificare la corrispondenza tra la modellazione con software e l���effettiva evoluzione dell���incendio. Nell���analisi verranno confrontati diversi metodi di modellazione, evidenziando i vantaggi e i limiti incontrati nel corso delle simulazioni, confrontandoli al tempo stesso con i risultati ottenuti dai test in scala reale. I modelli ottenuti hanno permesso di estendere le simulazioni a focolari di potenza maggiore al fine di effettuare un���analisi delle prestazioni antincendio della galleria oggetto di studio.

Identificazione dinamica della variazione di rigidezza flessionale in una trave metallica: indagini sperimentali e analisi numeriche

Un danneggiamento in una struttura altera le sue caratteristiche dinamiche quali frequenze naturali, indici di smorzamento e forme modali associate ad ogni frequenza naturale. In particolare, nel caso di travi, una variazione di rigidezza flessionale �� in generale definibile danneggiamento se corrisponde ad una riduzione della stessa; tuttavia, anche un incremento altera i parametri dinamici della struttura. Il presente elaborato investiga l���applicazione del cambiamento nelle curvature modali per identificare un incremento di rigidezza flessionale in una trave metallica semplicemente appoggiata studiata presso il laboratorio LISG dell���Universit�� di Bologna. Utilizzando le differenze centrali, le curvature modali sono state calcolate dalle forme modali ottenute sperimentalmente. Le modalit�� di calcolo utilizzate per identificare le forme modali della trave sono accomunate dall���utilizzo delle funzioni di trasferimento sperimentali ricavate sia dal rapporto tra le trasformate di output ed input, sia facendo uso della densit�� di potenza spettrale (PSD e CPSD). A supporto delle indagini sperimentali e per validare le modalit�� di calcolo utilizzate �� stata modellata tramite elementi finiti una trave semplicemente appoggiata che simula la configurazione iniziale e quella irrigidita localmente in un suo tratto. I risultati numerici condotti validano le modalit�� utilizzate per la determinazione delle forme modali, evidenziando una forte sensibilit�� delle curvature modali all���irrigidimento locale. Come atteso, lato sperimentale le forme modali risultano meno accurate di quelle dedotte dalle esperienze numeriche. I risultati ottenuti evidenziano limiti e potenzialit�� dell���algoritmo di identificazione impiegato.

Studio di fattibilit�� di un sensore autoalimentato per misure di corrente nelle reti filoviarie

Negli ultimi anni vi �� stato un aumento della sensibilit�� in merito alle tematiche ambientali e questo ha riguardato anche il settore della mobilit��, spingendo sempre pi�� verso l���elettrificazione dei trasporti. Una delle possibilit�� per elettrificare i trasporti sono le reti filoviarie. Di quelle gi�� esistenti, per��, la maggior parte �� stata realizzata nel secolo scorso. Inoltre, non vengono effettuate misure per valutare quale sia lo stato del carico sulla rete. In questa tesi si �� valutata la fattibilit�� di realizzazione di un sensore non intrusivo per la misura delle correnti sulle filovie di reti esistenti, al fine di poter ottenere i dati relativi ai flussi di potenza e permettere quindi, in futuro, una migliore gestione della rete. Per effettuare la misura di corrente in modo non invasivo si �� pensato di utilizzare un sensore di campo magnetico stazionario. Per valutare l���intensit�� del campo magnetico, al fine di scegliere il sensore che si confacesse alle caratteristiche dell���applicazione, si �� proceduto a sviluppare diversi modelli per rappresentare i conduttori della filovia. Da queste simulazioni �� stato inoltre possibile valutare quale fosse la posizione pi�� idonea al collocamento del sensore. Per l���alimentazione del sensore, si sono valutate pi�� possibilit�� che permettessero di non ricorrere ad un cablaggio ausiliario, tra cui l���utilizzo di un pannello fotovoltaico eventualmente accoppiato ad una batteria. Per la trasmissione dei dati, sono stati valutati pi�� protocolli e dispositivi di comunicazione per trovare quello che meglio combinasse le necessit�� di trasmissione su distanze medio-lunghe e la necessit�� di minimizzare i consumi energetici. Infine, sono state effettuate prove sperimentali per validare l'affidabilit�� delle misure, ovvero verificare che fosse realmente possibile stimare il valore delle correnti nei conduttori della filovia partendo da una misura di campo magnetico, e se i consumi energetici stimati fossero in linea con quelli reali.

Comunit�� energetiche rinnovabili e gruppi di autoconsumo collettivo: panorama attuale e simulazione tecnico-economica di un gruppo di autoconsumo collettivo

Questo progetto di Tesi si propone come obiettivo la valutazione della convenienza economica ed ambientale di un Gruppo di Autoconsumo Collettivo da fonti rinnovabili. Per fare ci��, �� stata necessaria un���attenta fase di analisi delle normative italiane ed europee attualmente in vigore, in modo da stabilire i requisiti necessari per accedere a questo tipo di configurazione. Successivamente si �� iniziata una simulazione tecnico-economica del progetto. Inizialmente �� stata proposta l���installazione di un impianto fotovoltaico di potenza 48 kWp e ne �� stata calcolata la produzione media annua; in secondo luogo, grazie ai dati forniti dagli attori, �� stato possibile effettuare una stima dei consumi annuali di tutto il Gruppo. Infine, sono stati combinati i dati di produzione e consumo per ricavare le quote di autoconsumo e di energia condivisa. Per concludere, tramite i dati estrapolati in precedenza, �� stata effettuata una analisi economica dell���investimento, dimostrandone la convenienza, a cui �� stata aggiunta una analisi di sensitivit�� per dimostrare la resilienza del progetto verso il cambiamento di alcune ipotesi iniziali.