Pressure Swing Adsorption on Carbon Molecular Sieves for Nitrogen Production: Modelling and Simulation with Aspen Adsorption

L’azoto è uno dei prodotti principali dell’industria chimica, utilizzato principalmente per assicurare un sicuro stoccaggio di composti infiammabili. Generatori con sistemi PSA sono spesso più economici della tradizionale distillazione criogenica. I processi PSA utilizzano una colonna a letto fisso, riempita con materiale adsorbente, che adsorbe selettivamente un componente da una miscela gassosa. L’ossigeno diffonde molto più velocemente dell'azoto nei pori di setacci molecolari carboniosi. Oltre ad un ottimo materiale adsorbente, anche il design è fondamentale per la performance di un processo PSA. La fase di adsorbimento è seguita da una fase di desorbimento. Il materiale adsorbente può essere quindi riutilizzato nel ciclo seguente. L’assenza di un simulatore di processo ha reso necessario l’uso di dati sperimentali per sviluppare nuovi processi. Un tale approccio è molto costoso e lungo. Una modellazione e simulazione matematica, che consideri tutti i fenomeni di trasporto, è richiesta per una migliore comprensione dell'adsorbente sia per l'ottimizzazione del processo. La dinamica della colonna richiede la soluzione di insiemi di PDE distribuite nel tempo e nello spazio. Questo lavoro è stato svolto presso l'Università di Scienze Applicate - Münster, Germania. Argomento di questa tesi è la modellazione e simulazione di un impianto PSA per la produzione di azoto con il simulatore di processo Aspen Adsorption con l’obiettivo di permettere in futuro ottimizzazioni di processo affidabili, attendibili ed economiche basate su computazioni numeriche. E' discussa l’ottimizzazione di parametri, dati cinetici, termodinamici e di equilibrio. Il modello è affidabile, rigoroso e risponde adeguatamente a diverse condizioni al contorno. Tuttavia non è ancora pienamente soddisfacente poiché manca una rappresentazione adeguata della cinetica ovvero dei fenomeni di trasporto di materia. La messa a punto del software permetterà in futuro di indagare velocemente nuove possibilità di operazione.

Analisi dei comportamenti degli utenti per lo sviluppo di un sistema di App Recommendation

Negli ultimi cinque anni lo sviluppo di applicazioni mobile ha visto un grandissimo incremento dovuto pricipalmente all’esplosione della diffusione di smartphone; questo fenomeno ha reso disponibile agli analisti una enorme quantità di dati sulle abitudini degli utenti. L’approccio centralizzato nella distribuzione delle applicazioni da parte dei grandi provider quali Apple, Google e Microsoft ha permesso a migliaia di sviluppatori di tutto il mondo di raggiungere con i loro prodotti gli utenti finali e diffondere l’utilizzo di applicativi installabili; le app infatti sono diventate in poco tempo fondamentali nella vita di tutti i giorni e in alcuni casi hanno sostituito funzioni primarie del telefono cellulare. Obiettivo principale di questo studio sarà inferire pattern comportamentali dall’analisi di una grossa mole di dati riguardanti l’utilizzo dello smartphone e delle app installabili da parte di un gruppo di utenti. Ipotizzando di avere a disposizione tutte le azioni che un determinato bacino di utenza effettua nella selezione delle applicazioni di loro interesse quando accedono al marketplace (luogo digitale da cui è possibile scaricare nuove applicazioni ed installarle) è possibile stimare, ovviamente con un certo margine di errore, dati sensibili dell’utente quali: Sesso, Età, Interessi e così via analizzandoli in relazione ad un modello costruito su dati di un campione di utenti ben noto. Costruiremo così un modello utilizzando dati di utenti ben noti di cui conosciamo i dettagli sensibili e poi, tramite avanzate tecniche di regressione e classificazione saremo in grado di definire se esiste o meno una correlazione tra le azioni effettuate su uno Smartphone e il profilo dell’utente. La seconda parte della tesi sarà incentrata sull'analisi di sistemi di raccomandazioni attualmente operativi e ci concentreremo sullo studio di possibili sviluppi sviluppi futuri di questi sistemi partendo dai risultati sperimentali ottenuti.

Aggregate Programming in Scala: a Core Library and Actor-Based Platform for Distributed Computational Fields

La programmazione aggregata è un paradigma che supporta la programmazione di sistemi di dispositivi, adattativi ed eventualmente a larga scala, nel loro insieme -- come aggregati. L'approccio prevalente in questo contesto è basato sul field calculus, un calcolo formale che consente di definire programmi aggregati attraverso la composizione funzionale di campi computazionali, creando i presupposti per la specifica di pattern di auto-organizzazione robusti. La programmazione aggregata è attualmente supportata, in modo più o meno parziale e principalmente per la simulazione, da DSL dedicati (cf., Protelis), ma non esistono framework per linguaggi mainstream finalizzati allo sviluppo di applicazioni. Eppure, un simile supporto sarebbe auspicabile per ridurre tempi e sforzi d'adozione e per semplificare l'accesso al paradigma nella costruzione di sistemi reali, nonché per favorire la ricerca stessa nel campo. Il presente lavoro consiste nello sviluppo, a partire da un prototipo della semantica operazionale del field calculus, di un framework per la programmazione aggregata in Scala. La scelta di Scala come linguaggio host nasce da motivi tecnici e pratici. Scala è un linguaggio moderno, interoperabile con Java, che ben integra i paradigmi ad oggetti e funzionale, ha un sistema di tipi espressivo, e fornisce funzionalità avanzate per lo sviluppo di librerie e DSL. Inoltre, la possibilità di appoggiarsi, su Scala, ad un framework ad attori solido come Akka, costituisce un altro fattore trainante, data la necessità di colmare l'abstraction gap inerente allo sviluppo di un middleware distribuito. Nell'elaborato di tesi si presenta un framework che raggiunge il triplice obiettivo: la costruzione di una libreria Scala che realizza la semantica del field calculus in modo corretto e completo, la realizzazione di una piattaforma distribuita Akka-based su cui sviluppare applicazioni, e l'esposizione di un'API generale e flessibile in grado di supportare diversi scenari.

Novel emboli protection system during cardiac surgery: a multi-center, randomized, clinical trial.

BACKGROUND Stroke is a major cause of morbidity and mortality during open-heart surgery. Up to 60% of intraoperative cerebral events are emboli induced. This randomized, controlled, multicenter trial is the first human study evaluating the safety and efficacy of a novel aortic cannula producing simultaneous forward flow and backward suction for extracting solid and gaseous emboli from the ascending aorta and aortic arch upon their intraoperative release. METHODS Sixty-six patients (25 females; 68±10 years) undergoing elective aortic valve replacement surgery, with or without coronary artery bypass graft surgery, were randomized to the use of the CardioGard (CardioGard Medical, Or-Yehuda, Israel) Emboli Protection cannula ("treatment") or a standard ("control") aortic cannula. The primary endpoint was the volume of new brain lesions measured by diffusion-weighted magnetic resonance imaging (DW-MRI), performed preoperatively and postoperatively. Device safety was investigated by comparisons of complications rate, namely neurologic events, stroke, renal insufficiency and death. RESULTS Of 66 patients (34 in the treatment group), 51 completed the presurgery and postsurgery MRI (27 in the treatment group). The volume of new brain lesion for the treatment group was (mean±standard error of the mean) 44.00±64.00 versus 126.56±28.74 mm3 in the control group (p=0.004). Of the treatment group, 41% demonstrated new postoperative lesions versus 66% in the control group (p=0.03). The complication rate was comparable in both groups. CONCLUSIONS The CardioGard cannula is safe and efficient in use during open-heart surgery. Efficacy was demonstrated by the removal of a substantial amount of emboli, a significant reduction in the volume of new brain lesions, and the percentage of patients experiencing new brain lesions.

La Strategia Competitiva basata sulla Leadership di costo nei mercati dei beni durevoli

L'elaborato tratterà, in linea teorica e successivamente con un esempio pratico, il tema della strategia di costo basata sulla leadership di costo. La prima parte vedrà partirà da una linea ampia, al fine di chiarire al meglio cosa sia una strategia aziendale e come essa vada implementata,si restringerà poi andandosi a focalizzare con particolare attenzione su come applicare tale strategia nei mercati di beni durevoli, beni il cui consumo viene ripetuto nel tempo. L'analisi vedrà in particolare, li strumenti, i metodi aziendali e la filosofia per far si che tale strategia diventi più che competitiva nei mercati individuati. Si analizzerà inoltre brevemente il caso di Ikea, leader mondiale della produzione e distribuzione di mobili, la quale ha posto il suo modello di business proprio sulla Leadership di costo. La seconda parte vedrà un caso pratico: come tale strategia è stata implementata e utilizzata nel contesto del business game, una simulazione di un mercato proprio di beni durevoli, lavatrici e asciugabiancherie. L'analisi verterà sulla squadra Freedinelli che ha conseguito buoni risultati attraverso tale strategia. Infine verranno tratte delle conclusioni sulla convenienza ad utilizzare tale strategia, in quali casi sia più conveniente farlo e come farlo al meglio.

Analisi e confronto di elettrodi per l'acquisizione di biopotenziali nei sistemi indossabili

L’uso di sistemi wearable nell’ambito dell’acquisizione dei segnali biomedici è oggigiorno oggetto di grande interesse. Il loro uso si estende dal monitoraggio di parametri vitali per finalità cliniche al controllo delle dinamiche funzionali del corpo umano nel vivere quotidiano, grazie agli specifici segnali emessi dall’organismo, quali ECG ed EMG. Questa tesi, in particolar modo, riguarda le acquisizioni di segnali EMG, ovvero quelli emessi dalla muscolatura in concomitanza di movimenti, e descrive le modalità con cui essi possono essere acquisiti tramite elettrodi dry ed elettrodi wet. Nello specifico, i risultati ottenuti dai diversi approcci vengono confrontati e viene dimostrato il fatto che vi siano consistenti potenzialità nello sviluppo di sistemi per il riconoscimento di gesti che facciano affidamento sugli elettrodi dry, i quali presentano notevoli vantaggi applicativi rispetto alla controparte di tipo wet, la cui affidabilità in tale ambito è stata ampiamente confermata nel corso degli ultimi anni.

Description of the ITER Tokamak Cooling Water System

In questa tesi ho inizialmente esposto cenni teorici sulle reazioni di fusione nucleare e le motivazioni che hanno spinto la comunità scientifica verso la ricerca di questa nuova fonte energetica. Ho descritto il progetto ITER nei suoi obiettivi e nei principi di funzionamento di un reattore di tipo Tokamak e di tutti i componenti principali dell'intero impianto. In primo piano, mi sono focalizzato sul sistema di raffreddamento primario ad acqua del Tokamak (TCWS), con una prima panoramica sui suoi sottosistemi descrivendo i loro obiettivi, quali asportazione di calore e sicurezza dell'impianto. Successivamente ho analizzato nello specifico i particolari tecnici dei principali sottosistemi quali i vari circuiti di asportazione primaria del calore (PHTS Loops) dei diversi componenti del Tokamak, il Vacuum Vessel, il First Wall Blanket, il Divertor e il Neutral Beam Injector; ho esaminato i processi di controllo della qualità e del volume del fluido refrigerante nei circuiti (CVCS); ed infine le funzioni e le caratteristiche dei sistemi di drenaggio e di riempimento dei circuiti con i propri serbatoi ordinari e di sicurezza, e del sistema di asciugatura del fluido refrigerante con le sue diverse modalità operative.

Exploring Multi-Component Superconducting Compounds by a High-Pressure Method and Ceramic Combinatorial Chemistry

In this short review, we provide some new insights into the material synthesis and characterization of modern multi-component superconducting oxides. Two different approaches such as the high-pressure, high-temperature method and ceramic combinatorial chemistry will be reported with application to several typical examples. First, we highlight the key role of the extreme conditions in the growth of Fe-based superconductors, where a careful control of the composition-structure relation is vital for understanding the microscopic physics. The availability of high-quality LnFeAsO (Ln = lanthanide) single crystals with substitution of O by F, Sm by Th, Fe by Co, and As by P allowed us to measure intrinsic and anisotropic superconducting properties such as Hc2, Jc. Furthermore, we demonstrate that combinatorial ceramic chemistry is an efficient way to search for new superconducting compounds. A single-sample synthesis concept based on multi-element ceramic mixtures can produce a variety of local products. Such a system needs local probe analyses and separation techniques to identify compounds of interest. We present the results obtained from random mixtures of Ca, Sr, Ba, La, Zr, Pb, Tl, Y, Bi, and Cu oxides reacted at different conditions. By adding Zr but removing Tl, Y, and Bi, the bulk state superconductivity got enhanced up to about 122 K.

Synthesis and immunological evaluation of M protein targeted tetra-valent and tri-valent group A streptococcal vaccine candidates based on the lipid-core peptide system

Group A streptococcus (GAS) is responsible for causing many clinical complications including the relatively benign streptococcal pharyngitis and impetigo. However. if left untreated. these conditions may lead to more severe diseases such as rheumatic fever (RF) and rheumatic heart disease (RHD). These diseases exhibit high morbidity and mortality, Particularly in developing countries and in indigenous populations of affluent countries. Only ever occur following GAS infection, a vaccine offers Promise for their Prevention. As stich, we have investigated the Use of the lipid-core peptide (LCP) system for the development of multi-valent Prophylactic GAS vaccines. The current study has investigated the capacity of this system to adjuvant LIP to four different GAS peptide epitopes. Presented are the synthesis and immunological assessment of tetra-valent and tri-valent GAS LCP systems. We demonstrated their capacity to elicit systemic IgG antibody responses in B10.BR mice to all GAS peptide epitopes. The data also showed that the LCP systems Were self-adjuvanting. These findings are particularly encouraging for the development of multi-valent LCP-based GAS vaccines.

Neogenin: A multi-functional receptor regulating diverse developmental processes

Neogenin, a close relative of the axon guidance receptor Deleted in Colorectal Cancer (DCC), has been shown to be a receptor for members of the Netrin and Repulsive Guidance Molecule (RGM) families. While Netrin-l-Neogenin interactions result in a chernoattractive axon guidance response, the interaction between Neogenin and RGMa induces a chemorepulsive response. Evidence is now accumulating that Neogenin is a multi-functional receptor regulating many diverse developmental processes, including neural tube and mammary gland formation, myogenesis and angiogenesis. Little is known of the function of Neogenin in the adult, however, a novel role in the regulation of iron homeostasis is now emerging. While the signal transduction pathways activated by Neogenin are poorly understood, it is clear that the functional outcome of Neogenin activation, at least in the embryo, depends on both the developmental context as well as the nature of the ligand. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A multi-scale assessment of physiological processes in arctic tundra plants under natural and simulated climate change scenarios

Climate warming is predicted to cause an increase in the growing season by as much as 30% for regions of the arctic tundra. This will have a significant effect on the physiological activity of the vascular plant species and the ecosystem as a whole. The need to understand the possible physiological change within this ecosystem is confounded by the fact that research in this extreme environment has been limited to periods when conditions are most favorable, mid June–mid August. This study attempted to develop the most comprehensive understanding to date of the physiological activity of seven tundra plant species in the Alaskan Arctic under natural and lengthened growing season conditions. Four interrelated lines of research, scaling from cellular signals to ecosystem processes, set the foundation for this study. ^ I established an experiment looking at the physiological response of arctic sedges to soil temperature stress with emphasis on the role of the hormone abscisic acid (ABA). A manipulation was also developed where the growing season was lengthened and soils were warmed in an attempt to determine the maximum physiological capacity of these seven vascular species. Additionally, the physiological capacities of four evergreens were tested in the subnivean environment along with the potential role anthocyanins play in their activity. The measurements were scaled up to determine the physiological role of these evergreens in maintaining ecosystem carbon fluxes. ^ These studies determined that soil temperature differentials significantly affect vascular plant physiology. ABA appears to be a physiological modifier that limits stomatal processes when root temperatures are low. Photosynthetic capacity was limited by internal plant physiological mechanisms in the face of a lengthened growing season. Therefore shifts in ecosystem carbon dynamics are driven by changes in species composition and biomass production on a per/unit area basis. These studies also found that changes in soil temperatures will have a greater effect of physiological processes than would the same magnitude of change in air temperature. The subnivean environment exhibits conditions that are favorable for photosynthetic activity in evergreen species. These measurements when scaled to the ecosystem have a significant role in limiting the system's carbon source capacity. ^

Ottimizzazione stocastica di una microrete con tecnologia "vehicle-to-grid"

La presente tesi ha come obiettivo quello di sviluppare un modello per la gestione ottimizzata delle unità di generazione e di accumulo di una microrete elettrica. La tesi analizza, come caso studio di riferimento, una microrete contenente impianti di generazione da fonti rinnovabili, sistemi di accumulo a batteria (BES:Battery Energy System) e stazioni di ricarica per veicoli elettrici. In particolare le stazioni di ricarica sono a flusso bidirezionale, in grado di fornire servizi di tipo "grid-to-vehicle"(G2V) e "vehicle-to-grid" (V2G). Il modello consente di definire, come sistema di dispacciamento centrale, le potenze che le varie risorse distribuite devono erogare o assorbire nella rete nelle 24 ore successive. Il dispacciamento avviene mediante risoluzione di un problema di minimizzazione dei costi operativi e dell'energia prelevata dalla rete esterna. Il problema è stato formulato tramite l'approccio di programmazione stocastica lineare dove i parametri incerti del modello sono modellizzati tramite processi stocastici. L'implementazione del modello è stata effettuata tramite il software AIMMS, un programma di ottimizzazione che prevede al suo interno delle funzionalità specifiche per la programmazione stocastica

Le tecniche di Risk Management per i progetti di costruzione: il caso studio della riqualificazione e recupero funzionale dell'ex-Manifattura Tabacchi per la realizzazione del Tecnopolo di Bologna

La disciplina del Risk Management assume recentemente un significato ed un peso crescenti nel panorama delle organizzazioni pubbliche e private. Nel campo delle costruzioni pubbliche, in particolare, l’attuazione di processi strutturati di Gestione del Rischio potrebbe portare ad un efficientamento significativo del processo di costruzione e gestione. Obiettivo di questa tesi è verificare in che modo i risultati di un’applicazione strutturata di un processo di Gestione del Rischio possono essere impiegati dal gruppo di management per perseguire scelte più consapevoli, precise e circostanziate rispetto ai metodi tradizionali di gestione del processo. L’analisi parte da uno studio comparativo dei metodi e delle norme tecniche di Risk Management proposte in ambito internazionale. I risultati ottenuti vengono poi applicati al caso studio relativo al progetto di insediamento del Tecnopolo di Bologna presso l’area nota come Ex-Manifattura Tabacchi. L’applicazione delle tecniche al caso di studio è strutturata come una esecuzione completa del processo di Valutazione del Rischio. La fase di Identificazione viene svolta tramite un’analisi della letteratura, la sottoposizione al giudizio degli esperti, e si conclude con una categorizzazione dei rischi mediante Risk Breakdown Structure. La fase di Quantificazione del Rischio è attuata tramite una prima fase di analisi qualitativa con la somministrazione di un questionario on-line ad una platea di soggetti competenti; seguita da un’analisi quantitativa svolta con il software “RiskyProject®” per realizzare una analisi di Montecarlo ed analisi di sensitività. Al termine vengono esaminate alcune possibili misure di trattamento specifiche per un rischio definito prioritario. I risultati proposti mostrano come sia possibile ottenere in fase preliminare una descrizione consapevole delle incertezze del progetto, e che tale consapevolezza può essere utilizzata con lo scopo di migliorare la qualità e l’efficacia dell’intero processo.

Progettazione e Sviluppo di un Sistema di Proactive Alerting all'interno di una piattaforma di Big Data Analytics

Il lavoro presentato in questo elaborato tratterà lo sviluppo di un sistema di alerting che consenta di monitorare proattivamente una o più sorgenti dati aziendali, segnalando le eventuali condizioni di irregolarità rilevate; questo verrà incluso all'interno di sistemi già esistenti dedicati all'analisi dei dati e alla pianificazione, ovvero i cosiddetti Decision Support Systems. Un sistema di supporto alle decisioni è in grado di fornire chiare informazioni per tutta la gestione dell'impresa, misurandone le performance e fornendo proiezioni sugli andamenti futuri. Questi sistemi vengono catalogati all'interno del più ampio ambito della Business Intelligence, che sottintende l'insieme di metodologie in grado di trasformare i dati di business in informazioni utili al processo decisionale. L'intero lavoro di tesi è stato svolto durante un periodo di tirocinio svolto presso Iconsulting S.p.A., IT System Integrator bolognese specializzato principalmente nello sviluppo di progetti di Business Intelligence, Enterprise Data Warehouse e Corporate Performance Management. Il software che verrà illustrato in questo elaborato è stato realizzato per essere collocato all'interno di un contesto più ampio, per rispondere ai requisiti di un cliente multinazionale leader nel settore della telefonia mobile e fissa.

Sottosistema RADAR per Cubesat per la rilevazione di detriti spaziali

Simulazione di funzionamento di un sottosistema RADAR per Cubesat, destinato all'individuazione ed al tracciamento di detriti spaziali di piccole dimensioni.