Development and testing of methodologies for the control and diagnosis of innovative combustion systems

In pursuit of aligning with the European Union's ambitious target of achieving a carbon-neutral economy by 2050, researchers, vehicle manufacturers, and original equipment manufacturers have been at the forefront of exploring cutting-edge technologies for internal combustion engines. The introduction of these technologies has significantly increased the effort required to calibrate the models implemented in the engine control units. Consequently the development of tools that reduce costs and the time required during the experimental phases, has become imperative. Additionally, to comply with ever-stricter limits on 〖"CO" 〗_"2" emissions, it is crucial to develop advanced control systems that enhance traditional engine management systems in order to reduce fuel consumption. Furthermore, the introduction of new homologation cycles, such as the real driving emissions cycle, compels manufacturers to bridge the gap between engine operation in laboratory tests and real-world conditions. Within this context, this thesis showcases the performance and cost benefits achievable through the implementation of an auto-adaptive closed-loop control system, leveraging in-cylinder pressure sensors in a heavy-duty diesel engine designed for mining applications. Additionally, the thesis explores the promising prospect of real-time self-adaptive machine learning models, particularly neural networks, to develop an automatic system, using in-cylinder pressure sensors for the precise calibration of the target combustion phase and optimal spark advance in a spark-ignition engines. To facilitate the application of these combustion process feedback-based algorithms in production applications, the thesis discusses the results obtained from the development of a cost-effective sensor for indirect cylinder pressure measurement. Finally, to ensure the quality control of the proposed affordable sensor, the thesis provides a comprehensive account of the design and validation process for a piezoelectric washer test system.

Numerical simulation of the flow and performance evaluation of an aerospike engine

The main focus of this work is to define a numerical methodology to simulate an aerospike engine and then to analyse the performance of DemoP1, which is a small aerospike demonstrator built by Pangea Aerospace. The aerospike is a promising solution to build more efficient engine than the actual one. Its main advantage is the expansion adaptation that allows to reach the optimal expansion in a wide range of ambient pressures delivering more thrust than an equivalent bell-shaped nozzle. The main drawbacks are the cooling system design and the spike manufacturing but nowadays, these issues seem to be overcome with the use of the additive manufacturing method. The simulations are performed with dbnsTurbFoam which is a solver of OpenFOAM. It has been designed to simulate a supersonic compressible turbulent flow. This work is divided in four chapters. The first one is a short introduction. The second one shows a brief summary of the theoretical performance of the aerospike. The third one introduces the numerical methodology to simulate a compressible supersonic flow. In the fourth chapter, the solver has been verified with an experiment found in literature. And in the fifth chapter, the simulations on DemoP1 engine are illustrated.

Studio sperimentale di una pompa di calore elio-assistita a CO2 per la climatizzazione e la produzione di acqua calda sanitaria

Il seguente lavoro di tesi ha come obiettivo lo studio delle prestazioni energetiche di una pompa di calore elio-assistita, reversibile e multi-sorgente, la quale combina la tecnologia delle pompe di calore aria-acqua con quella dei collettori solari ibridi termo-fotovoltaici. L’impianto oggetto di studio è situato presso il centro di ricerca ENEA Casaccia ed è stato sviluppato con lo scopo di soddisfare la richiesta di riscaldamento/raffrescamento e produzione di acqua calda di un edificio residenziale o commerciale. In questo elaborato si è analizzato il funzionamento invernale della pompa di calore finalizzato alla produzione di acqua calda sanitaria, confrontando due modalità operative differenti con diverse impostazioni di lavoro della frequenza del compressore e della valvola di laminazione. L’elemento distintivo delle due modalità operative è il componente avente la funzione di evaporatore in quanto in una modalità è stata impiegata una batteria alettata con ventilazione forzata, mentre nell’altra un campo di pannelli termo-fotovoltaici. I risultati ottenuti dalle prove sperimentali hanno evidenziato migliori prestazioni della pompa di calore con i collettori ibridi termo-fotovoltaici, in caso di presenza di elevati valori di irraggiamento solare. Elemento di innovazione dell’impianto sperimentale è l’utilizzo del fluido naturale R744 (CO2) come refrigerante il quale viene sfruttato anche per raffreddare le celle fotovoltaiche comportando in questo modo, un doppio effetto utile all’impianto stesso: miglioramento del rendimento elettrico dei collettori solari e contemporaneamente un incremento della temperatura di evaporazione con conseguente beneficio sulle prestazioni della pompa di calore.

Strumenti DevOps per Applicazioni Web con Federazione di Identità basata su SSO

Pratiche agili come CI, CD e movimenti come DevOps sono ora più che mai rilevanti nel settore del software. Il mercato del software, le esigenze aziendali e gli utenti finali richiedono rilasci sempre più rapidi e non sono più disposti ad aspettare mesi o anni per nuove funzionalità. Le pratiche citate hanno lo scopo di aiutare l'organizzazione a riuscire a lungo termine a soddisfare le esigenze degli utenti, rivendicando vantaggi in molti aspetti del processo di consegna. Sfortunatamente, molte aziende, pur adottando pratiche più agili, incontrano sfide che possono essere difficili da superare, a volte richiedono uno sforzo aggiuntivo e una ristrutturazione dell'organizzazione. Questa tesi è inserita in un contesto di adozione DevOps di un'azienda di consulenza informatica, che cerca di migliorare il proprio processo di delivery rendendolo più fluido e introducendo pratiche di automazione. Lo studio è stato condotto come etnografia, con il laureando che è entrato in azienda per un periodo di sei mesi lavorando fianco a fianco con le persone coinvolte nel processo. Il processo aziendale è stato studiato e analizzato, individuando le problematiche che rallentavano il processo di consegna e pianificando i successivi miglioramenti pratici.

Sviluppo di un modello Simulink per la gestione termica di un veicolo elettrico a batteria

Obiettivo di questo progetto di tesi è la realizzazione di un modello per la gestione termica di un veicolo elettrico a batteria: l’elettrificazione in ambito automotive richiede un approfondito studio delle problematiche termiche allo scopo di incrementare l’efficienza del veicolo, le performance e la vita della batteria. In particolare, l’oggetto di ricerca consiste nella modellazione di una pompa di calore. Partendo dalla definizione dei requisiti e degli obiettivi del sistema di gestione termica, ogni componente della pompa di calore viene analizzato modellato e connesso all’intero sistema. La modellazione è stata affrontata mediante l’utilizzo dell’ambiente MATLAB/Simulink. Il primo passo è stato avanzato nell’analisi del ciclo termodinamico ideale, analizzando il comportamento di vari fluidi frigorigeni, la funzionalità dei singoli componenti e l’interazione di quest’ultimi al variare delle condizioni di funzionamento, principalmente potenze scambiate, pressioni, temperature e portata massica di refrigerante. Il principale lavoro di simulazione è legato alla realizzazione di un modello configurabile dell’intero apparato di gestione termica della batteria per un veicolo elettrico. Per mezzo dello studio delle relazioni termodinamiche dei componenti principali del ciclo frigorifero sono state valutate tutte le grandezze che variano durante le trasformazioni che compie il fluido refrigerante all’interno del ciclo frigorifero. L’attività di validazione del modello implementato è stata svolta mediante il confronto tra le condizioni del fluido refrigerante determinate mediante le relazioni termodinamiche e quelle ottenute valutando le trasformazioni sui diagrammi di stato dei fluidi frigorigeni trattati. Il modello implementato è da ritenersi primordiale nel contesto legato alla modellazione e controllo dei sistemi di gestione termica per i sistemi propulsivi dei veicoli elettrici a batteria.

La geodinamo e le inversioni del campo geomagnetico

Lo studio del geomagnetismo è una disciplina che da sempre ha catturato l’attenzione e la curiosità dell’uomo. L’inesorabilità dell’azione magnetica è probabilmente la particolarità che ha destato maggior interesse e ha certamente turbato l’uomo-navigatore, che sin dal primo millennio doveva considerare l’influenza magnetica sull’orientamento della bussola, ben prima che fossero sviluppati modelli per comprenderne i meccanismi. Quali sono le modalità di generazione del campo geomagnetico, che influenza simultaneamente la vita di tutti? Quali modelli si possono elaborare per simulare un processo simile? L’obiettivo di questa tesi è quello di dare una risposta a queste domande, alla cui soluzione si giungerà passando dallo sviluppo della formulazione delle equazioni della Magnetoidrodinamica, che governano l’interazione tra il campo magnetico e il moto del fluido conduttore, fino alla presentazione di modelli che riproducono in modo realistico la genesi del campo. È stata approfondita la teoria della Geodinamo, riconosciuto il ruolo primario ricoperto dall’interazione tra le due zone del nucleo, di composizione chimica diversa e ricostruita l’evoluzione temporale delle linee di campo. Nell’ultima parte dell’elaborato è stata poi indagata la dinamica di inversione di polarità del campo geomagnetico. Grazie a numerose misure paleomagnetiche, è stata individuata una ventina di periodi di transizioni di polarità e sono state precisate le modalità di inversione con una rotazione dell’asse del dipolo, che in un determinato istante di tempo interseca il piano equatoriale. Nello stesso intervallo temporale, si registra un parziale azzeramento dell’intensità del campo misurato sulla superficie terrestre e una successiva stabilizzazione del valore che torna a essere quello iniziale ma con polarità invertita. L’analisi del modello di Rikitake ha evidenziato inoltre il comportamento caotico delle inversioni, con una forte dipendenza dalle condizioni iniziali.

Studio della shelf-life di filetti di salmone crio-affumicati tramite un processo innovativo

Il salmone atlantico (Salmo salar), grazie alle proprie caratteristiche sensoriali e nutrizionali, è una specie ittica ad alto valore commerciale, oggetto di numerose ricerche volte a migliorare l’efficienza del suo allevamento e la qualità dei suoi prodotti trasformati. Ad oggi, l’affumicatura a freddo (< 30°C) è il processo più comunemente applicato per valorizzare il salmone ed estenderne la shelf-life (SL), ma l’esposizione all’ossigeno atmosferico durante suddetta operazione favorisce l’ossidazione dei lipidi e la perdita di valore nutrizionale. Lo scopo del presente lavoro di tesi è stato quello di valutare l’effetto di un processo innovativo di crio- affumicatura sulla SL di filetti di salmone atlantico. A tal fine, dei filetti sono stati affumicati a 5 e 22 °C attraverso un prototipo che sfrutta l'azoto liquido come fluido di raffreddamento e l’azoto gassoso come carrier dei fumi e sono stati confrontati con filetti affumicati a 22°C in aria (affumicatura a freddo convenzionale) per lo stesso tempo (3 ore). Una volta disidratati osmoticamente, affumicati e confezionati sottovuoto, i campioni sono stati sottoposti alle determinazioni di colore, texture, sale, contenuto lipidico, aw, umidità, pH, fenoli e indici di ossidazione lipidica durante 32 giorni di conservazione refrigerata. L’evoluzione della qualità microbiologica dei filetti è stata invece valutata fino a 45 giorni. Dai risultati è emerso che, a parità di durata del trattamento, l’utilizzo della crio-affumicatura in azoto ha permesso di ridurre l’entità della perossidazione lipidica e ottenere una SL microbiologica maggiore rispetto all’affumicatura a freddo in azoto, probabilmente in ragione del mantenimento della catena del freddo. Inoltre, a seguito dell’utilizzo di azoto come gas carrier al posto dell’aria, l’assorbimento dei fenoli è risultato minore, fatto che probabilmente ha determinato una minore inibizione della crescita microbica e, pertanto, una SL microbiologica più breve.

Studio di fattibilità e simulazione termodinamica di un prototipo di pompa di calore a R290 di potenza nominale pari a 35 kW

L’elaborato presenta nel dettaglio le fasi di progettazione di un prototipo di unità idronica reversibile condensata ad aria avente come fluido refrigerante l’R290 ed una capacità frigorifera nominale in freddo di circa 35 kW partendo dalla struttura di una macchina già realizzata La progettazione è stata eseguita servendosi di un foglio di calcolo realizzato ad-hoc, presentando i metodi di bilancio per una macchina operante sia in regime di riscaldamento che raffrescamento, nonché il calcolo degli indici di efficienza puntuali e stagionali in accordo alla normativa vigente. In parallelo sono state eseguite le medesime simulazioni al calcolatore mediante l’impiego di un software tecnico di configurazione, mostrato nel dettaglio, con lo scopo di appurare l’accuratezza del software e capire se i bilanci energetici fossero stati condotti correttamente. Pertanto, nell'elaborato sono esposte le modalità con cui tale software è strutturato e come esso interagisce con i vari componenti costituenti la macchina modellata e simulata.

Simulazione fluidodinamica e fluidostrutturale di un tratto aortico addominale

L'obiettivo di questo lavoro di tesi è quello di simulare il comportamento di un'aorta addominale con e senza aneurismatica, considerando sia la fluidodinamica del flusso sanguigno, sia lo spostamento elastico meccanico dell'aorta, quindi come il primo fattore influisca sul secondo e viceversa. Questo elaborato si propone pertanto di investigare gli strumenti che permettano di intervenire ed evitare situazioni degenerative in ambito cardiovascolare. Partendo dal caso di aneurisma dell'aorta addominale (AAA) e servendosi di una serie di strumenti computazionali è possibile compiere un confronto tra quadri clinici di diversi pazienti per favorire e facilitare il lavoro di medici e chirurghi, stabilendo una rapida correlazione tra la cattura di immagini in tempo reale dei pazienti attraverso TAC (Tomografia Assiale Computerizzata) e i parametri d’interesse nella formazione di aneurismi. Si fornisce in questo modo al professionista che li osserva un’immediata ed efficiente comprensione del quadro clinico sulla base del quale potrà decidere se e come intervenire.

Studio sulla sclerocronologia e microstruttura delle valve malformate di Pinna nobilis per dimostrarne la capacità rigenerativa

Il presente studio si pone l’obbiettivo di indagare la capacità rigenerativa di P. nobilis, poiché sono stati osservati in natura individui con probabile ricostruzione delle valve a seguito di danneggiamenti, frequenti in questa specie sessile ed infossata solo in parte nel sedimento. La rigenerazione di parte del guscio potrebbe essere resa possibile in questa specie dalla presenza del mantello “fluido”, non fissato ai lobi della valva e di conseguenza notevolmente retrattile. Sono state analizzate le valve di 19 esemplari che presentavano anomalie strutturali. I campioni provengono da individui morti raccolti durante differenti campagne effettuate in tre aree mediterranee: delta dell’Ebro (Spagna), laguna veneta (Italia) e Port de Sète (Francia). L’analisi dei campioni è avvenuta attraverso l’osservazione microscopica delle sezioni dell’impronta del muscolo adduttore posteriore. In tre campioni, provenienti da aree diverse, è stato possibile documentare l’effettiva ricostruzione delle valve, resa evidente dall’intrusione di depositi di calcite all’interno della madreperla, che si inspessiscono gradualmente in direzione posteriore fino alla formazione della nuova conchiglia. Lo spessore sottile del nuovo strato di calcite e l’assenza delle marche annuali, caratteristiche simili della fase giovanile (in cui l’individuo si accresce velocemente), fa supporre che la ricostruzione avvenga molto rapidamente, ciò sarebbe giustificato dalla necessità di riparare velocemente il danno subito. In tre campioni, nonostante l’avvenuta divisione della valva, è assente il deposito di calcite all’interno della madreperla, probabilmente a causa della ricostruzione avvenuta ad un livello più posteriore. I restanti campioni hanno permesso di osservare la riparazione di piccole porzioni di guscio e dell’apice anteriore e la presenza di depositi di calcite più spessi, probabilmente dovuti al maggior apporto di proteine.

Simulazione numerica di un flusso turbolento bifase

Nel seguente elaborato è stata trattata l’analisi di un flusso bifase, newtoniano, incomprimibile, turbolento attraverso i dati ricavati tramite una simulazione numerica diretta (DNS) del flusso. I due fluidi, aventi le stesse caratteristiche di densità e viscosità, sono stati separati da un’interfaccia caratterizzata da una tensione superficiale costante. Sono quindi stati paragonati i risultati ottenuti da tale simulazione con quelli ricavati da una DNS di flusso bifase precedentemente svolta, avente stesse proprietà dei fluidi ma diversa altezza dell’interfaccia. Attraverso tale confronto, si è notato come la presenza di un’interfaccia abbia modificato in maniera rilevante il comportamento della turbolenza nei pressi di quest’ultima, incrementando la portata volumetrica del flusso. In particolare si è osservato come, ad un maggiore spessore del fluido lubrificante (fluido avente spessore minore tra i due), seguisse una portata volumetrica maggiore.

Valutazione ingegneristica di alcuni aspetti del ciclo di vita degli impianti per la produzione, il trasporto, lo stoccaggio e l’utilizzo di idrogeno

La domanda energetica mondiale è cresciuta significativamente negli ultimi decenni e la maggior parte dell’energia attualmente prodotta deriva da combustibili fossili. Una delle sfide attuali è quella di ridurre le emissioni di gas serra generate dalla produzione di energia tramite risorse non rinnovabili. A tal riguardo, la ricerca di nuovi vettori energetici e lo sviluppo di nuovi processi per la produzione di energia da risorse rinnovabili costituiscono alcuni tra gli elementi necessari per raggiungere tale obiettivo. L’idrogeno, allo stato attuale, è considerato uno dei vettori energetici più promettenti; tuttavia presenta degli svantaggi a causa delle sue caratteristiche chimico-fisiche. Infatti esso presenta un ampio campo di infiammabilità, una bassa energia di ignizione, delle dimensioni molecolari piccole al punto da renderne complesso il contenimento; inoltre, la bassa densità del fluido causa dei problemi per quanto riguarda lo stoccaggio ed il trasporto. In questo contesto si inserisce il presente lavoro di tesi, che è stato sviluppato durante un tirocinio svolto presso una società di ingegneria operante nel settore “Oil&gas”. Lo scopo di questo elaborato è quello di valutare la possibilità di convertire una condotta attualmente impiegata per il trasporto di gas naturale a idrogenodotto e studiare la fattibilità della produzione e dello stoccaggio di idrogeno ai fini dell’alimentazione a un turbogeneratore per la produzione di energia elettrica. Dopo il Capitolo 1 avente carattere introduttivo, nel Capitolo 2 viene analizzata la possibilità di convertire a idrogenodotto una condotta attualmente impiegata per il trasporto di gas naturale. Nel Capitolo 3 viene valutata la fattibilità dell’acquisto e stoccaggio o dell’autoproduzione e stoccaggio di idrogeno tramite elettrolisi dell’acqua, ai fini dell’alimentazione a un turbogeneratore. Infine, nel Capitolo 4 vengono riportate le conclusioni delle analisi effettuate.

Benefícios do aleitamento materno exclusivo até os 6 meses para a saúde da criança e da mãe

Este estudo, realizado por pesquisa bibliográfica narrativa, utilizando basicamente documentos de órgãos governamentais, livros e artigos em português, disponíveis na Internet, teve como objetivo compilar estudos científicos sobre os benefícios da amamentação para a criança, a mãe e o binômio mãe/filho. Essa revisão mostra que o aleitamento materno deve ser enfaticamente recomendado como fonte exclusiva de alimento nos seis primeiros meses de vida da criança, pois apresenta vantagens de várias ordens: nutritiva, imunológica, psicológica e econômica. O leite materno é um fluido extremamente complexo que contém não apenas nutrientes em quantidades ajustadas às necessidades nutricionais e à capacidade digestiva e metabólica da criança, mas também fatores protetores e substâncias bioativas que garantem sua saúde, e seu crescimento e desenvolvimento adequado. O leite materno reduz de modo significativo os índices de mortalidade infantil e previne uma série de doenças, tanto para a criança quanto para a mãe. As vantagens da amamentação para a criança estão já bem estabelecidas e documentadas; em relação às mães a literatura é mais escassa, mas mostra que os benefícios vão desde a satisfação da mãe com o ato de amamentar até a prevenção de câncer de mama e de ovário, de hemorragias pós-parto e de osteoporose, além de sua atuação como contraceptivo. Para o binômio mãe/filho é fundamental especialmente no estabelecimento do vínculo mãe e filho. Ressalte-se a necessidade de que os profissionais de saúde estejam capacitados para atuarem junto às mães na tarefa de apoiar e incentivar a amamentação.

Melhoria da Atenção à Saúde da Criança de 0 a 72 Meses, na UBS Rural, Em Salto do Jacuí/RS

Savignon, Odalis de Dios. Melhoria da atenção à saúde da criança de 0 a 72 meses, na UBS Rural, em Salto do Jacuí/ RS.2015. 83f. Trabalho de Conclusão de Curso (Curso de Especialização em Saúde da Família) - Departamento de Medicina Social, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2015. O presente trabalho relata uma intervenção, com duração de 3 meses, utilizada para implantação do programa de atenção à saúde de crianças de 0 a 72 meses, na Unidade Básica de Saúde Rural, no município de Salto do Jacuí, no Rio Grande do Sul. Tal intervenção justifica-se pelo fato de que a mortalidade infantil, embora tenha decrescido no Brasil, ainda é observada, dadas às desigualdades do país, com necessidade de intervenção dos serviços públicos de saúde. Além do mais, não havia na unidade o acompanhamento de puericultura, se fazendo, portanto, necessário. Diante disso, o objetivo geral da intervenção foi melhorar a atenção à saúde das crianças de 0 a 72 meses, residentes na área de abrangência da unidade referida. Para tanto, foram utilizados atendimentos clínicos, na unidade e domiciliares, busca ativa, atividades educativas, organização do serviço e qualificação da equipe. As ações foram desenvolvidas em quatro eixos: organização e gestão do serviço, monitoramento e avaliação, qualificação da prática clínica e engajamento público. Como resultado, pode-se destacar: ampliação da cobertura do programa para 92,1%; proporção de crianças com primeira consulta até os 7 dias de vida de 80% ao fim da intervenção; 100% de crianças com monitoração do crescimento; 100% de crianças com déficit ou excesso de peso monitoradas; 100% de crianças com monitoramento do desenvolvimento; 100% de crianças com a vacinação em dia; 24,3% de crianças com triagem auditiva no último mês da intervenção; 98,6% de crianças com teste do pezinho realizado na primeira semana de vida; 9,4% de crianças de 6 a 72 meses com avaliação de necessidade de consulta odontológica e com a primeira consulta odontológica realizada; 100% de crianças faltosas à consulta com busca ativa; 100% das crianças com registro atualizado; 100% das crianças com avaliação de risco realizada; 100% das mães das crianças participantes receberam orientação sobre prevenção de acidentes na infância, nutricionais e sobre saúde bucal da criança; 44,3% das crianças captadas no último mês haviam sido postas para mamar na primeira consulta; não conseguiu-se fazer suplementação com sulfato ferroso nas crianças de 6 a 24 meses. A partir desta intervenção, houve uma melhoria em muitos indicadores de qualidade de vida para as crianças da área de abrangência da unidade, além do incremento na cobertura o que possibilitará uma continuidade dessas melhorias; a equipe organizou seu processo de trabalho de modo a fazer com que o trabalho seja mais fluido e produtivo, além de ter se qualificado e o serviço ganhou uma boa organização, otimizando as atividades. Palavras-chave: atenção primária à saúde; saúde da família; saúde da criança; crescimento infantil; desenvolvimento infantil