Studio sperimentale dello stoccaggio di idrogeno in idruri metallici

Negli ultimi decenni, il riscaldamento globale, causato dall’emissioni di gas serra in atmosfera, ha spinto i governi ad agire verso una progressiva sostituzione della generazione elettrica da fonte fossile con quella da rinnovabile. La non programmabilità di alcune fonti rinnovabili ha reso necessario l’utilizzo di tecnologie di accumulo dell’energia elettrica. In particolare, la produzione di idrogeno sembra essere una valida soluzione, ma il suo stoccaggio è uno dei principali ostacoli alla sua diffusione. Tra i diversi metodi di stoccaggio, quello più promettente è quello in idruri metallici. Affinché questa tecnologia diventi competitiva, è però necessario migliorare la cinetica della reazione di assorbimento/desorbimento dell’idrogeno nel sito metallico, attraverso una migliore gestione del calore prodotto/richiesto dalla reazione. In questo contesto, la presente tesi ha come obiettivo l’ottimizzazione del processo di carica di bombole agli idruri metallici, situate all’interno di una microgrid per la generazione e l’accumulo di energia da fotovoltaico, attraverso lo sviluppo di un sistema di controllo della temperatura delle bombole, e la realizzazione di prove sperimentali per valutare i reali benefici che esso comporta, in termini di capacità di stoccaggio e velocità di assorbimento dell’idrogeno. Dopo aver presentato il contesto energetico, lo stato dell’arte degli idruri metallici e la microgrid in cui sono situate le bombole, sono state descritte due versioni diverse del sistema ideato: una versione definitiva, che potrà essere realizzata per eventuali studi futuri, e una versione semplificata, che è stata poi realizzata in laboratorio. È stato descritto nel dettaglio il setup sperimentale, realizzato per svolgere le prove sul processo di carica della bombola, e sono stati poi riportati e confrontati i risultati ottenuti nel caso in cui non si è fatto uso del prototipo e quelli ottenuti nel caso in cui viene invece utilizzato per raffreddare la bombola.

Gusci temporanei e ricomponibili: Utilizzo di un sistema multi-agente per la generazione di un sistema costruttivo a tasselli planari per superfici a doppia curvatura

Lo scopo della ricerca è quello di sviluppare un metodo di design che integri gli apporti delle diverse discipline di architettura, ingegneria e fabbricazione all’interno del progetto, utilizzando come caso di studio l’uso di una tettonica ad elementi planari in legno per la costruzione di superfici a guscio da utilizzare come padiglioni temporanei. La maniera in cui ci si propone di raggiungere tale scopo è tramite l’utilizzo di un agent based system che funge da mediatore tra i vari obbiettivi che si vogliono considerare, in questo caso tra parametri estetici, legati alla geometria scelta, e di fabbricazione. Si sceglie di applicare questo sistema allo studio di una struttura a guscio, che grazie alla sua naturale rigidezza integra forma e capacità strutturale, tramite una tassellazione planare della superficie stessa. Il sistema studiato si basa sull’algoritmo di circle relaxation, che viene integrato tramite dei comportamenti che tengano conto della curvatura della superficie in questione e altri comportamenti scelti appositamente per agevolare il processo di tassellazione tramite tangent plane intersection. La scelta di studiare elementi planari è finalizzata ad una maggiore facilità di fabbricazione ed assemblaggio prevedendo l’uso di macchine a controllo numerico per la fabbricazione e un assemblaggio interamente a secco e che non necessita di impalcature . Il risultato proposto è quello quindi di un padiglione costituito da elementi planari ricomponibili in legno, con particolare attenzione alla facilità e velocità di montaggio degli stessi, utile per possibili strutture temporanee e/o di emergenza.

Sviluppo di un modello matematico per il controllo della massa iniettata da un iniettore GDI benzina ad alta pressione

Una delle principali sfide odierne è la volontà di ridurre l’impatto ambientale, causato dalle attività umane, riducendo le emissioni inquinanti. Per questo motivo, negli ultimi anni, i requisiti di omologazione dei motori a combustione interna sono diventati sempre più selettivi, evidenziando la necessità di utilizzare nuove e più avanzate tecnologie. Tra le possibili alternative, le nuove tecnologie che forniscono i risultati più promettenti sono le cosiddette Low Temperature Combustions (LTC). Una di esse è la Gasoline Compression Ignition (GCI) che è caratterizzata da una combustione mediante il processo di auto-accensione di un carburante tipo benzina ed è in grado di ottenere un’elevata efficienza con ridotte emissioni inquinanti. Per poter controllare correttamente una combustione GCI, è necessario realizzare un pattern di iniezioni consecutive al fine di raggiungere le condizioni termodinamiche nel cilindro per garantire l’auto-accensione della benzina. I principali problemi dovuti alla realizzazione di un’iniezione multipla sono la generazione di onde di alta pressione nel condotto di iniezione e, nel caso di iniettori Gasoline Direct Injection (GDI) solenoidali, la magnetizzazione residua dei coil dello stesso. Sia le onde di pressione che la magnetizzazione residua comportano una variazione di massa iniettata rispetto al valore previsto. In questo elaborato è presentato un modello matematico realizzato per compensare le variazioni di massa che avvengono durante un pattern di due iniezioni consecutive in un iniettore GDI benzina ad alta pressione. Con tale modello, è possibile correggere i parametri che caratterizzano le iniezioni per introdurre il quantitativo desiderato di benzina indipendentemente dal pattern selezionato.

Progettazione e verifica delle prestazioni di un nuovo sistema di controllo per dinamometri idraulici

La messa a punto dei motopropulsori richiede una fase di test utilizzando un dinamometro, cioè una macchina che ne permette la misura di coppia e velocità. Sono diverse le tipologie di dinamometri, tutte sono però caratterizzate dalla necessità di essere gestite attraverso un opportuno controllore. Il presente lavoro di tesi, svolto presso Borghi&Saveri SRL, si pone l’obbiettivo di aggiornare il sistema di controllo di un dinamometro idraulico, lo “SFI”, sviluppando in particolare la parte di potenza, comunicante con la componente di controllo, già realizzata dall’azienda. La soluzione per la parte di potenza è un drive per il controllo di motori elettrici, scelto dopo una valutazione dei requisiti necessari, lo studio del vecchio sistema e un’analisi di mercato. Il motore elettrico posto sul dinamometro ha infatti il compito di muovere una valvola di gestione della portata d’acqua immessa, con conseguente regolazione della coppia. Il drive è stato messo in funzione realizzando un hardware per garantirne il funzionamento, per poi essere configurato e testato: è stata scelto il setup giudicato come ottimale dei parametri di controllo ed è stata impostata un’interfaccia per la comunicazione smart da PC, via CANopen. Si è poi realizzato un modello virtuale rappresentativo del sistema, validato con acquisizioni sperimentali. Infine, si sono confrontati i dati simulativi del modello con quelli sperimentali provenienti dal vecchio controllore, così da ottenere una valutazione delle rispettive performance nell’effettuare il controllo di posizione della valvola. Il sistema così realizzato soddisfa i requisiti posti, tuttavia le sue prestazioni non sono del tutto migliorative rispetto a quelle dello SFI: per questo sono valutati i punti deboli del progetto e proposti dei possibili sviluppi futuri.

Proof of Location through a Blockchain Agnostic Smart Contract Language: Design and Evaluation over Algorand and Ethereum

Le applicazioni che offrono servizi sulla base della posizione degli utenti sono sempre più utilizzate, a partire dal navigatore fino ad arrivare ai sistemi di trasporto intelligenti (ITS) i quali permetteranno ai veicoli di comunicare tra loro. Alcune di questi servizi permettono perfino di ottenere qualche incentivo se l'utente visita o passa per determinate zone. Per esempio un negozio potrebbe offrire dei coupon alle persone che si trovano nei paraggi. Tuttavia, la posizione degli utenti è facilmente falsificabile, ed in quest'ultima tipologia di servizi, essi potrebbero ottenere gli incentivi in modo illecito, raggirando il sistema. Diviene quindi necessario implementare un'architettura in grado di impedire alle persone di falsificare la loro posizione. A tal fine, numerosi lavori sono stati proposti, i quali delegherebbero la realizzazione di "prove di luogo" a dei server centralizzati oppure collocherebbero degli access point in grado di rilasciare prove o certificati a quegli utenti che si trovano vicino. In questo lavoro di tesi abbiamo ideato un'architettura diversa da quelle dei lavori correlati, cercando di utilizzare le funzionalità offerte dalla tecnologia blockchain e dalla memorizzazione distribuita. In questo modo è stato possibile progettare una soluzione che fosse decentralizzata e trasparente, assicurando l'immutabilità dei dati mediante l'utilizzo della blockchain. Inoltre, verrà dettagliato un'idea di caso d'uso da realizzare utilizzando l'architettura da noi proposta, andando ad evidenziare i vantaggi che, potenzialmente, si potrebbero trarre da essa. Infine, abbiamo implementato parte del sistema in questione, misurando i tempi ed i costi richiesti dalle transazioni su alcune delle blockchain disponibili al giorno d'oggi, utilizzando le infrastrutture messe a disposizione da Ethereum, Polygon e Algorand.

Simulazione e controllo di un motore brushless sinusoidale

Nel presente elaborato si prende in esame il modello di un motore sincrono a magneti permanenti alimentato in bassa tensione, avente BEMF sinusoidale, ed il suo sistema di controllo. Nella trattazione, viene studiato il comportamento del motore sulla base delle equazioni caratteristiche della macchina e del controllo ad orientamento di campo, così da poter mettere in luce i parametri che influenzano direttamente le prestazioni oggetto di interesse in ambito industriale e di ricerca. Si illustra, inoltre, la costruzione di un modello del motore e del suo controllo, considerando il motore s602b402 prodotto da SIBONI, in ambiente di simulazione. Tale modello permetterà di osservare la risposta della macchina ai più comuni ingressi forniti dall’utente, quali posizione e velocità, sulla base della taratura dei regolatori del sistema di controllo. A questo proposito, l'elaborato spiega come ottenere i parametri di macchina, necessari per la simulazione e per identificare il modello del motore, attraverso le prove sperimentali e quali differenze emergono tra i risultati ottenuti dall’ambiente di simulazione e quelli al banco. Questo consente, infine, di verificare l’attendibilità del modello e di fornire spunti per poterne migliorare i risultati in vista di sviluppi futuri.

A Study on the Relationship of Embedded Sensitivity With Measuring Grid and Mode Shapes

Embedded sensitivity analysis has proven to be a useful tool in finding optimum positions of structure reinforcements. However, it was not clear how sensitivities obtained from the embedded sensitivity method were related to the normal mode, or operational mode, associated to the frequency of interest. In this work, this relationship is studied based on a finite element of a slender sheet metal piece, with preponderant bending modes. It is shown that higher sensitivities always occur at nodes or antinodes of the vibrating system. [DOI: 10.1115/1.4002127]

Applying semantics to grid middleware

Scheduling parallel and distributed applications efficiently onto grid environments is a difficult task and a great variety of scheduling heuristics has been developed aiming to address this issue. A successful grid resource allocation depends, among other things, on the quality of the available information about software artifacts and grid resources. In this article, we propose a semantic approach to integrate selection of equivalent resources and selection of equivalent software artifacts to improve the scheduling of resources suitable for a given set of application execution requirements. We also describe a prototype implementation of our approach based on the Integrade grid middleware and experimental results that illustrate its benefits. Copyright (C) 2009 John Wiley & Sons, Ltd.

Coarse-grid higher order finite-difference time-domain algorithm with low dispersion errors

Higher order (2,4) FDTD schemes used for numerical solutions of Maxwell`s equations are focused on diminishing the truncation errors caused by the Taylor series expansion of the spatial derivatives. These schemes use a larger computational stencil, which generally makes use of the two constant coefficients, C-1 and C-2, for the four-point central-difference operators. In this paper we propose a novel way to diminish these truncation errors, in order to obtain more accurate numerical solutions of Maxwell`s equations. For such purpose, we present a method to individually optimize the pair of coefficients, C-1 and C-2, based on any desired grid size resolution and size of time step. Particularly, we are interested in using coarser grid discretizations to be able to simulate electrically large domains. The results of our optimization algorithm show a significant reduction in dispersion error and numerical anisotropy for all modeled grid size resolutions. Numerical simulations of free-space propagation verifies the very promising theoretical results. The model is also shown to perform well in more complex, realistic scenarios.

Smart Alerts: Development of Software to Optimize Data Monitoring

Dherte PM, Negrao MPG, Mori Neto S, Holzhacker R, Shimada V, Taberner P, Carmona MJC - Smart Alerts: Development of a Software to Optimize Data Monitoring. Background and objectives: Monitoring is useful for vital follow-ups and prevention, diagnosis, and treatment of several events in anesthesia. Although alarms can be useful in monitoring they can cause dangerous user`s desensitization. The objective of this study was to describe the development of specific software to integrate intraoperative monitoring parameters generating ""smart alerts"" that can help decision making, besides indicating possible diagnosis and treatment. Methods: A system that allowed flexibility in the definition of alerts, combining individual alarms of the parameters monitored to generate a more elaborated alert system was designed. After investigating a set of smart alerts, considered relevant in the surgical environment, a prototype was designed and evaluated, and additional suggestions were implemented in the final product. To verify the occurrence of smart alerts, the system underwent testing with data previously obtained during intraoperative monitoring of 64 patients. The system allows continuous analysis of monitored parameters, verifying the occurrence of smart alerts defined in the user interface. Results: With this system a potential 92% reduction in alarms was observed. We observed that in most situations that did not generate alerts individual alarms did not represent risk to the patient. Conclusions: Implementation of software can allow integration of the data monitored and generate information, such as possible diagnosis or interventions. An expressive potential reduction in the amount of alarms during surgery was observed. Information displayed by the system can be oftentimes more useful than analysis of isolated parameters.

Data grid for the management, reconstruction, analysis and visualisation of archaeological data

In 2007 Associate Professor Jay Hall retires from the University of Queensland after more than 30 years of service to the Australian archaeological community. Celebrated as a gifted teacher and a pioneer of Queensland archaeology, Jay leaves a rich legacy of scholarship and achievement across a wide range of archaeological endeavours. An Archæological Life brings together past and present students, colleagues and friends to celebrate Jay’s contributions, influences and interests.

Determination of breeding strategies for beef cattle bull breeders selling bulls into two competing markets on a non-linear price grid

Computer simulation was used to suggest potential selection strategies for beef cattle breeders with different mixes of clients between two potential markets. The traditional market paid on the basis of carcass weight (CWT), while a new market considered marbling grade in addition to CWT as a basis for payment. Both markets instituted discounts for CWT in excess of 340 kg and light carcasses below 300 kg. Herds were simulated for each price category on the carcass weight grid for the new market. This enabled the establishment of phenotypic relationships among the traits examined [CWT, percent intramuscular fat (IMF), carcass value in the traditional market, carcass value in the new market, and the expected proportion of progeny in elite price cells in the new market pricing grid]. The appropriateness of breeding goals was assessed on the basis of client satisfaction. Satisfaction was determined by the equitable distribution of available stock between markets combined with the assessment of the utility of the animal within the market to which it was assigned. The best goal for breeders with predominantly traditional clients was a CWT in excess of 330 kg, while that for breeders with predominantly new market clients was a CWT of between 310 and 329 kg and with a marbling grade of AAA in the Ontario carcass pricing system. For breeders who wished to satisfy both new and traditional clients, the optimal CWT was 310-329 kg and the optimal marbling grade was AA-AAA. This combination resulted in satisfaction levels of greater than 75% among clients, regardless of the distribution of the clients between the traditional and new marketplaces.