Whole ship energy optimization: the case study of a chemical tanker

La presente dissertazione investiga la possibilità di ottimizzare l’uso di energia a bordo di una nave per trasporto di prodotti chimici e petrolchimici. Il software sviluppato per questo studio può essere adattato a qualsiasi tipo di nave. Tale foglio di calcolo fornisce la metodologia per stimare vantaggi e miglioramenti energetici, con accuratezza direttamente proporzionale ai dati disponibili sulla configurazione del sistema energetico e sui dispositivi installati a bordo. Lo studio si basa su differenti fasi che permettono la semplificazione del lavoro; nell’introduzione sono indicati i dati necessari per svolgere un’accurata analisi ed è presentata la metodologia adottata. Inizialmente è fornita una spiegazione sul layout dell’impianto, sulle sue caratteristiche e sui principali dispositivi installati a bordo. Vengono dunque trattati separatamente i principali carichi, meccanico, elettrico e termico. In seguito si procede con una selezione delle principali fasi operative della nave: è seguito tale approccio in modo da comprendere meglio la ripartizione della richiesta di potenza a bordo della nave e il suo sfruttamento. Successivamente è svolto un controllo sul dimensionamento del sistema elettrico: ciò aiuta a comprendere se la potenza stimata dai progettisti sia assimilabile a quella effettivamente richiesta sulla nave. Si ottengono in seguito curve di carico meccanico, elettrico e termico in funzione del tempo per tutte le fasi operative considerate: tramite l’uso del software Visual Basic Application (VBA) vengono creati i profili di carico che possono essere gestiti nella successiva fase di ottimizzazione. L’ottimizzazione rappresenta il cuore di questo studio; i profili di potenza ottenuti dalla precedente fase sono gestiti in modo da conseguire un sistema che sia in grado di fornire potenza alla nave nel miglior modo possibile da un punto di vista energetico. Il sistema energetico della nave è modellato e ottimizzato mantenendo lo status quo dei dispositivi di bordo, per i quali sono considerate le configurazioni di “Load following”, “two shifts” e “minimal”. Una successiva investigazione riguarda l’installazione a bordo di un sistema di accumulo di energia termica, così da migliorare lo sfruttamento dell’energia disponibile. Infine, nella conclusione, sono messi a confronto i reali consumi della nave con i risultati ottenuti con e senza l’introduzione del sistema di accumulo termico. Attraverso la configurazione “minimal” è possibile risparmiare circa l’1,49% dell’energia totale consumata durante un anno di attività; tale risparmio è completamente gratuito poiché può essere raggiunto seguendo alcune semplici regole nella gestione dell’energia a bordo. L’introduzione di un sistema di accumulo termico incrementa il risparmio totale fino al 4,67% con un serbatoio in grado di accumulare 110000 kWh di energia termica; tuttavia, in questo caso, è necessario sostenere il costo di installazione del serbatoio. Vengono quindi dibattuti aspetti economici e ambientali in modo da spiegare e rendere chiari i vantaggi che si possono ottenere con l’applicazione di questo studio, in termini di denaro e riduzione di emissioni in atmosfera.

Skin repair optimization for the airbus A350XWB cargo door surround

The aim of the thesis is to design and verify a doubler for the Airbus A350XWB cargo door surround. The software used for the design is Catia and the software used for the doubler verification are Patran and Nastran.

Design and optimization of turbo-expanders for organic rankine cycles

In a world focused on the need to produce energy for a growing population, while reducing atmospheric emissions of carbon dioxide, organic Rankine cycles represent a solution to fulfil this goal. This study focuses on the design and optimization of axial-flow turbines for organic Rankine cycles. From the turbine designer point of view, most of this fluids exhibit some peculiar characteristics, such as small enthalpy drop, low speed of sound, large expansion ratio. A computational model for the prediction of axial-flow turbine performance is developed and validated against experimental data. The model allows to calculate turbine performance within a range of accuracy of ±3%. The design procedure is coupled with an optimization process, performed using a genetic algorithm where the turbine total-to-static efficiency represents the objective function. The computational model is integrated in a wider analysis of thermodynamic cycle units, by providing the turbine optimal design. First, the calculation routine is applied in the context of the Draugen offshore platform, where three heat recovery systems are compared. The turbine performance is investigated for three competing bottoming cycles: organic Rankine cycle (operating cyclopentane), steam Rankine cycle and air bottoming cycle. Findings indicate the air turbine as the most efficient solution (total-to-static efficiency = 0.89), while the cyclopentane turbine results as the most flexible and compact technology (2.45 ton/MW and 0.63 m3/MW). Furthermore, the study shows that, for organic and steam Rankine cycles, the optimal design configurations for the expanders do not coincide with those of the thermodynamic cycles. This suggests the possibility to obtain a more accurate analysis by including the computational model in the simulations of the thermodynamic cycles. Afterwards, the performance analysis is carried out by comparing three organic fluids: cyclopentane, MDM and R245fa. Results suggest MDM as the most effective fluid from the turbine performance viewpoint (total-to-total efficiency = 0.89). On the other hand, cyclopentane guarantees a greater net power output of the organic Rankine cycle (P = 5.35 MW), while R245fa represents the most compact solution (1.63 ton/MW and 0.20 m3/MW). Finally, the influence of the composition of an isopentane/isobutane mixture on both the thermodynamic cycle performance and the expander isentropic efficiency is investigated. Findings show how the mixture composition affects the turbine efficiency and so the cycle performance. Moreover, the analysis demonstrates that the use of binary mixtures leads to an enhancement of the thermodynamic cycle performance.

Modelling, simulation and optimization of maintenance considerations on condition based maintenance

Globalization has increased the pressure on organizations and companies to operate in the most efficient and economic way. This tendency promotes that companies concentrate more and more on their core businesses, outsource less profitable departments and services to reduce costs. By contrast to earlier times, companies are highly specialized and have a low real net output ratio. For being able to provide the consumers with the right products, those companies have to collaborate with other suppliers and form large supply chains. An effect of large supply chains is the deficiency of high stocks and stockholding costs. This fact has lead to the rapid spread of Just-in-Time logistic concepts aimed minimizing stock by simultaneous high availability of products. Those concurring goals, minimizing stock by simultaneous high product availability, claim for high availability of the production systems in the way that an incoming order can immediately processed. Besides of design aspects and the quality of the production system, maintenance has a strong impact on production system availability. In the last decades, there has been many attempts to create maintenance models for availability optimization. Most of them concentrated on the availability aspect only without incorporating further aspects as logistics and profitability of the overall system. However, production system operator’s main intention is to optimize the profitability of the production system and not the availability of the production system. Thus, classic models, limited to represent and optimize maintenance strategies under the light of availability, fail. A novel approach, incorporating all financial impacting processes of and around a production system, is needed. The proposed model is subdivided into three parts, maintenance module, production module and connection module. This subdivision provides easy maintainability and simple extendability. Within those modules, all aspect of production process are modeled. Main part of the work lies in the extended maintenance and failure module that offers a representation of different maintenance strategies but also incorporates the effect of over-maintaining and failed maintenance (maintenance induced failures). Order release and seizing of the production system are modeled in the production part. Due to computational power limitation, it was not possible to run the simulation and the optimization with the fully developed production model. Thus, the production model was reduced to a black-box without higher degree of details.

Geometrical optimization of a short-stem hip implant for the reduction of proximal stress shielding (ottimizzazione geometrica di uno stelo corto di protesi d?anca per la riduzione della schermatura del carico prossimale)

Nowadays the number of hip joints arthroplasty operations continues to increase because the elderly population is growing. Moreover, the global life expectancy is increasing and people adopt a more active way of life. For this reasons, the demand of implant revision operations is becoming more frequent. The operation procedure includes the surgical removal of the old implant and its substitution with a new one. Every time a new implant is inserted, it generates an alteration in the internal femur strain distribution, jeopardizing the remodeling process with the possibility of bone tissue loss. This is of major concern, particularly in the proximal Gruen zones, which are considered critical for implant stability and longevity. Today, different implant designs exist in the market; however there is not a clear understanding of which are the best implant design parameters to achieve mechanical optimal conditions. The aim of the study is to investigate the stress shielding effect generated by different implant design parameters on proximal femur, evaluating which ranges of those parameters lead to the most physiological conditions.

Il sito web del Palio di San Donato: proposta di localizzazione e Search Engine Optimization

La presente tesi illustra e discute due attività legate all'ambito dei siti web, ovvero la localizzazione e l'ottimizzazione per i motori di ricerca (o SEO, dall'inglese "Search Engine Optimization"). Quest'ultima è un'attività mirata a permettere che i siti stessi ottengano un posizionamento migliore nella pagina dei risultati dei motori di ricerca e siano dunque più visibili agli utenti. Poiché la SEO prevede vari interventi sui siti web, alcuni dei quali implicano la manipolazione di codice HTML, essa viene spesso considerata come un'attività strettamente informatica. L'obiettivo della presente tesi, dunque, è quello di illustrare come i traduttori possano sfruttare le proprie competenze linguistiche per dedicarsi non soltanto alla localizzazione di siti web, ma anche alla loro ottimizzazione per i motori di ricerca. Per dimostrare l'applicabilità di tali tecniche è stato utilizzato come esempio pratico il sito web de "Il Palio di San Donato", un sito gestito dal Comune di Cividale del Friuli e finalizzato alla descrizione dell'omonima rievocazione storica cittadina. La tesi si compone di quattro capitoli. Nel primo capitolo vengono introdotti i principi teorici alla base della localizzazione di siti web, della SEO, della scrittura per il web e della traduzione per il settore turistico. Nel secondo capitolo, invece, viene descritto il sito del Palio di San Donato, esaminandone in particolare la struttura e i contenuti. Il terzo capitolo è dedicato alla descrizione del progetto di localizzazione a cui è stato sottoposto il sito in esame. Infine, il quarto capitolo contiene un breve commento relativo alle problematiche linguistiche, culturali e tecnologiche riscontrate durante il processo traduttivo e un elenco di strategie di SEO applicate a cinque pagine del sito web in esame, selezionate sulla base della possibilità di illustrare il maggior numero possibile di interventi di SEO attuabili dai traduttori.

Integrare Search Engine Optimization e Website usability al processo di localizzazione di un sito Web. Proposta di localizzazione dal francese all’italiano del sito del Parc de loisirs du Lac de Maine.

Ce mémoire a comme objectif de montrer le processus de localisation en langue italienne d’un site Internet français, celui du Parc de loisir du Lac de Maine. En particulier, le but du mémoire est de démontrer que, lorsqu’on parle de localisation pour le Web, on doit tenir compte de deux facteurs essentiels, qui contribuent de manière exceptionnelle au succès du site sur le Réseau Internet. D’un côté, l’utilisabilité du site Web, dite également ergonomie du Web, qui a pour objectif de rendre les sites Web plus aisés d'utilisation pour l'utilisateur final, de manière que son rapprochement au site soit intuitif et simple. De l’autre côté, l’optimisation pour les moteurs de recherche, couramment appelée « SEO », acronyme de son appellation anglais, qui cherche à découvrir les meilleures techniques visant à optimiser la visibilité d'un site web dans les pages de résultats de recherche. En améliorant le positionnement d'une page web dans les pages de résultats de recherche des moteurs, le site a beaucoup plus de possibilités d’augmenter son trafic et, donc, son succès. Le premier chapitre de ce mémoire introduit la localisation, avec une approche théorique qui en illustre les caractéristiques principales ; il contient aussi des références à la naissance et l’origine de la localisation. On introduit aussi le domaine du site qu’on va localiser, c’est-à-dire le domaine du tourisme, en soulignant l’importance de la langue spéciale du tourisme. Le deuxième chapitre est dédié à l’optimisation pour les moteurs de recherche et à l’ergonomie Web. Enfin, le dernier chapitre est consacré au travail de localisation sur le site du Parc : on analyse le site, ses problèmes d’optimisation et d’ergonomie, et on montre toutes les phases du processus de localisation, y compris l’intégration de plusieurs techniques visant à améliorer la facilité d’emploi par les utilisateurs finaux, ainsi que le positionnement du site dans les pages de résultats des moteurs de recherche.

Application and optimization of a thermal energy storage on a cruise ship

The thesis, developed in collaboration between the team Systems and Equipment for Energy and Environment of Bologna University and Chalmers University of Technology in Goteborg, aims to study the benefits resulting from the adoption of a thermal storage system for marine application. To that purpose a chruis ship has been considered. To reach the purpose has been used the software EGO (Energy Greed Optimization) developed by University of Bologna.

Search Engine Optimization: principi e tecniche di ottimizzazione di siti web per i motori di ricerca

La tesi tratta i concetti fondamentali legati alla "Search Engine Optimization", ovvero all’ottimizzazione dei siti web per i motori di ricerca. La SEO è un’attività multidisciplinare che coinvolge aspetti tecnici dello sviluppo web e princìpi di web marketing, allo scopo di migliorare la visibilità di un sito nelle pagine di risposta di un motore di ricerca. All’interno dell’elaborato viene analizzato dapprima il funzionamento dei motori di ricerca, con particolare riferimento al mondo Google; in seguito vengono esaminate le diverse tecniche di ottimizzazione “on-page” di un sito (codice, architettura, contenuti) e le strategie “off-page” volte a migliorare reputazione, popolarità e autorevolezza del sito stesso.