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Aerogeneratori eolici ad asse verticale: analisi numerica, verifica sperimentale e messa a punto di un campo di prova per prototipi full-scale
No full textIl lavoro ha avuto come oggetto l'indagine sui rotori a resistenza
ad asse verticale. L'approccio seguito ha coinvolto sia l'evidenza
sperimentale che la modellazione numerica. I due approcci sono
complementari: il modello numerico, mettendo alla luce le cause
fluidodinamiche del meccanismo di conversione energetica, conduce
alla definizione del rotore. I test sperimentali si sono occupati di
elementi esterni al rotore e difficilmente ripetibili nel modello
numerico. Per questo gli obiettivi si sono differenziati per i due
approcci.
Nei test sperimentali svolti in galleria del vento si è voluto
determinare le configurazioni in grado di migliorare le prestazioni
di un dato rotore. Nelle analisi numeriche si è studiato il campo di
moto e quindi ipotizzate nuove geometrie rotoriche. Il rotore di
riferimento per entrambi gli approcci è un Savonius “classico” a pale
semicircolari dritte, con schermi di estremità per riprodurre la
bidimensionalità del modello numerico.
Le prestazioni sono valutate in curve CP-lambda; il primo è il
coefficiente di Potenza, il secondo è il rapporto tra la velocità di
rotazione e quella del flusso incidente.
La configurazione sperimentale che risulta migliore è quella che
adotta contemporaneamente schermi, convogliatore e deflettore. Il CP
massimo vale 0.3, ossia +25% rispetto al riferimento.
I risultati CFD hanno evidenziato due geometrie: il Savonius
classico senza albero centrale e un modello definito “a profilo
invertito”. Per entrambi il CP massimo vale circa 0.29 senza
l’utilizzo di appendici esterne.
Infine è stata realizzata una postazione di prova all'esterno per
test su modelli full-scale di sistemi alimentati da fonte eolica.
Essa è composta da una piazzola per i prototipi, una torre
meteorologica di 10 metri e una postazione Sodar-Rass.
E’ emerso che il sito è caratterizzato da brezze locali per gran
parte dell'anno e una direzione prevalente di 330 gradi.
La postazione esterna è funzionante e attualmente un primo
prototipo di lampione eolico è oggetto di studi sperimentali
Model engineering for the adaptive control of energy efficient buildings and components
No full textI recenti progressi delle tecnologie ITC hanno profondamente influenzato il concetto di “edificio intelligente”, fornendo nuove prospettive di lavoro e rinnovati scenari operativi.
L’ambiente intelligente si avvia ad essere uno spazio abitativo altamente automatizzato in cui l’utilizzo delle nuove tecnologie ICT permette di controllare in maniera ottimale gli ambienti. Ciò deve avvenire tenendo conto - come variabile e non come dato di ingresso - dei requisiti di comfort da rispettare individuati attraverso adeguati modelli simulativi; deve essere assicurata infine la sintonia del controllo con i comportamenti inerziali dei fabbricati.
Questa visione è sicuramente lontana dalle attuali pratiche costruttive in cui il controllo dell’edificio è solitamente guidato da meccanismi di feedback omeostatici a breve termine e in cui gli impianti tecnici sono regolati sulla base di set-point predeterminati, non includendo quindi sistemi per il controllo della dinamica dell'ambiente naturale e del comportamento dell'utente finale.
Questa prospettiva di ricerca ha sicuramente un ampio ambito di applicazione. Da un lato ciò comporta lo sviluppo di nuovi componenti edilizi attivi, dall'altro lato lo sviluppo di tecnologie ICT applicate ai sistemi domestici consente di comunicare tra loro e con la rete elettrica, permettendo il controllo autonomo e/o remoto del comportamento dell'edificio in modalità adattativa. Inoltre entrambi i sistemi condividono un comune filo conduttore riguardo allo sviluppo di una nuova classe di modelli fisici avanzati dei sistemi costruttivi e dei componenti.
Questa tesi riguarda lo sviluppo di un processo di modellazione ingegneristica per lo sviluppo di modelli adattivi che supportino il controllo intelligente dei comportamenti energetici degli edifici e dei componenti.
Il termine adattivo significa che l'edificio e i componenti attivi devono essere in grado di interpretare i dati rilevati (ambientali e indoor) e di prevedere gli stati futuri, modificare le loro politiche in funzione dell’evoluzione del contesto operativo, imparando dalla loro storia e dall’interazione con l’utente finale in modo tale da adattare le politiche al mutato contesto operativo
Valutazione della durabilità di strutture in calcestruzzo armato rinforzate con tessuti in fibra di carbonio (CFRP)
No full textLe strutture civili sono generalmente costruite per durare nel tempo. Tuttavia, diversi fattori esterni e gli eventi imprevisti, come l’aumento del carico, una grave esposizione ambientale, calamità naturali, possono influenzare la vita di servizio. Tali fattori possono comportare il degrado delle strutture, al punto che non riescono più a svolgere le loro funzioni in modo efficiente per quanto riguarda la resistenza e manutenzione, diminuendo, in ultima analisi, la vita di servizio prevista per tali sistemi.
Tuttavia, il deterioramento del calcestruzzo non può essere evitato e il rafforzamento di strutture esistenti in calcestruzzo diventa generalmente necessario.
Molte tecniche sono state sviluppate per migliorare la durabilità del calcestruzzo. L’incollaggio esterno con tessuti di FRP, è risultato il metodo popolare per rafforzare materiali convenzionali come il cemento armato.
Il sistema composito - calcestruzzo è legato insieme da uno strato di adesivo. L'interfaccia tra il tessuto e il supporto in calcestruzzo gioca un ruolo critico in questo metodo di rafforzamento, fornendo il trasferimento efficace delle sollecitazioni delle strutture esistenti rinforzate esternamente con FRP e mantenendo l'integrità e la durata delle prestazioni di strutture FRP-calcestruzzo.
L’esistenza delle interfacce tra i materiali costitutivi del sistema incollato introduce un problema, in cui è difficile determinare la sua durata.
Questo documento fornisce informazioni in materia di durata a breve termine, di travi in cemento armato rinforzate esternamente con tessuti in CFRP. Si intendeva studiare l'effetto di difficili condizioni ambientali umide sulle prestazioni del sistema CFRP - travi in cemento armato e sul legame d’interfaccia tra la fibra e il calcestruzzo. La modellazione degli effetti ambientali sul legame tra compositi FRP e calcestruzzo, è fondamentale ai fini della previsione della vita del sistema rinforzato
Metodologie per il campionamento di particolato prodotto da apparecchi per la combustione di biomassa solida
No full textLa combustione di biomassa legnosa con piccoli apparecchi e caldaie è oggi vista con rinnovato
interesse per il raggiungimento degli obiettivi comunitari di produzione di energia rinnovabile al
2020. L’aumento dell’utilizzo della biomassa combustibile è di stretto interesse del settore agroforestale,
per via del notevole indotto economico che peraltro interessa tutto il territorio nazionale.
Tuttavia, la combustione della biomassa è legata ad una serie di problematiche ambientali quali le
emissioni in atmosfera di polveri sottili che influenzano direttamente la qualità dell’aria. Si ritiene,
quindi, che l’auspicato aumento dell’utilizzo delle biomasse, soprattutto ai fini della produzione di
calore (riscaldamento ambienti), sia legata al contenimento delle emissioni al camino. In questo
contesto, è quindi importante la corretta misura delle polveri emesse dagli apparecchi di
riscaldamento domestico alimentati a biomassa solida, tenendo conto anche della frazione
condensabile, come richiesto dalla normativa. Il lavoro mette a confronto due tecniche di misura
delle polveri, la tecnica di prelievo a caldo con raffreddamento dei fumi in impinger e la tecnica di
diluizione con tunnel. Sono stati selezionati per il confronto due apparecchi di ridotta potenza (< 15
kWt) ed elevata efficienza: una caldaia a pellet ed una stufa a pellet. In condizioni di combustione
completa le due tecniche restituiscono fattori di emissione simili. Nella stufa a pellet la misura a
freddo è maggiore del 20 – 30 % rispetto alla misura a caldo. La ridotta presenza della frazione
condensabile è stata confermata dall’analisi NPOC degli impinger. Sono state misurate le emissioni
totali prodotte da un utilizzo reale del dispositivo, comprendendo anche le fasi transitorie di
combustione (accensione, riscaldamento a regime e spegnimento), solitamente non considerate nelle
misure standard di laboratorio. La fase di accensione produce fino a tre volte le polveri emesse in
condizioni stazionarie. L’emissione totale si riduce all’aumentare del tempo di utilizzo del
dispositivo, rientrando nell’intervallo delle emissioni delle condizioni stazionarie dopo circa 6 h. Gli
IPA, emessi in quantità elevate, sono costituiti maggiormente da congeneri a peso molecolare
medio – basso, associati a minore tossicità. Il TEQ è funzione della potenza e delle condizioni di
combustione del dispositivo
Tecniche e metodologie per la caratterizzazione idrodinamica degli acquiferi fessurati
No full textL’attività di ricerca che è stata sviluppata durante il dottorato ha approfondito ed affinato
metodiche che hanno visto l’impiego di traccianti di comune utilizzo in idrogeologia e di
nuova generazione, verificandone eventuali interazioni/assorbimento con materiali
rappresentativi degli acquiferi di differenti domini idrogeologici dell’Italia centrale. In
particolare l’utilizzo di un biotracciante (molecole di DNA), sperimentato in ambito
scientifico internazionale fino ad ora solamente nello studio di acque superficiali, ha
consentito di mettere a punto una nuova metodologia nello studio delle acque sotterranee.
Tale metodica è stata sperimentata in un laboratorio appositamente realizzato per
confrontare diversi traccianti e diversi materiali acquiferi, ed è stata poi applicata con
successo in campagna, in una struttura idrogeologica della dorsale carbonatica umbromarchigiana.
Una parte non trascurabile dell’attività di ricerca è stata infine rivolta alla
ricostruzione dettagliata dei modelli idrogeologici concettuali ed alla parametrizzazione
idraulica degli acquiferi carbonatici.
I risultati ottenuti da prove di laboratorio in colonna e su batch test con diversi traccianti
sono: le differenze dei tempi di arrivo dei picchi, a parità di condizioni idrauliche, sono
dovuti alla diversa geometria delle colonne; i valori di porosità efficace sono molto vicini ai
valori effettivamente ricavati indirettamente; i valori di velocità effettiva ottenuti con prove
di tracciamento sono simili a quelli ottenuti per via indiretta.
La sperimentazione con il biotracciante DNA nei test di colonna e di campagna ha mostrato
la sua efficacia in acquiferi carsici caratterizzati da condotti o doppia porosità, ma meno in
acquiferi porosi se l’obiettivo è la determinazione della porosità efficace; un flusso quasi
esclusivamente convettivo nei test su colonna; l'adsorbimento del DNA sulla roccia
calcarea è trascurabile, così il biotracer si comporta come un tracciante conservativo
rispetto a materiali carbonatici
Discariche controllate in pendio: aspetti critici
No full textIl presente elaborato tratta gli aspetti critici legati alla stabilità delle discariche controllate di rifiuti solidi urbani ubicate in pendio e dimostra come la scelta di materiali idonei relativi alle barriere di impermeabilizzazione del fondo sia alla base di una progettazione in sicurezza di queste opere. Viene presentata una raccolta aggiornata di letteratura sui parametri di resistenza dei rifiuti solidi urbani e sulle interfacce delle barriere di impermeabilizzazione di fondo, in particolare quelle caratterizzate dall’accoppiamento di geomembrane (lisce o ruvide) con l’argilla. Viene descritto inoltre un caso reale di una discarica che ha subito problemi di instabilità legati allo sconsigliato accoppiamento di geomembrana liscia e argilla per la barriera di fondo. Oltre alla presentazione delle opere speciali di stabilizzazione realizzate con il metodo di progettazione osservazionale, si riportano le analisi critiche di tutti i monitoraggi eseguiti relativamente agli spostamenti subiti sia dall’argine di valle che del corpo rifiuti. Di particolare interesse risulta l’ottenimento della localizzazione della profondità della superficie di scivolamento alla base dell’argine di valle attraverso la sovrapposizione dei risultati di prove DMT e le elaborazioni alle differenze finite delle letture inclinometriche (nel tempo) dei pali-inclinometro realizzati ai fini della stabilizzazione della discarica. Si riportano, inoltre, i risultati della campagna di letture piezometriche relative al corpo rifiuti (utilizzando un particolare piezometro elettrico) e le elaborazioni effettuate per il calcolo della permeabilità dei rifiuti. Per la determinazione della reale resistenza della interfaccia della barriera di fondo della discarica, nell’elaborato viene dato particolare rilievo ai risultati sia delle prove di taglio all’interfaccia eseguite in laboratorio (su piccola scala), utilizzando i materiali provenienti dal sito, sia delle back analysis (in condizioni statiche e dinamiche) effettuate con un programma all’equilibrio limite (Slope2010) e con un programma agli elementi finiti (Plaxis v.8.5). Si sottolinea che i risultati ritrovati, relativi ai valori di resistenza all’interfaccia (GMliscia-argilla), dalle prove di laboratorio e dalle back analysis eseguite in condizioni statiche sono pressoché identici. Un ulteriore risultato a conferma della corretta modellazione numerica realizzata risulta essere anche la ottima corrispondenza tra gli spostamenti reali (misurati in sito) con quelli ottenuti in output dalle back analysis eseguite con il programma agli elementi finiti. Inoltre, vista l’importanza che ha la temperatura raggiungibile al fondo delle discariche sulla resistenza allo scorrimento all’interfaccia tra materiali geosintetici accoppiati tra loro ma soprattutto tra geosintetici e terreno, nell’elaborato si riportano la descrizioni sia del lavoro eseguito dallo scrivente per dotare il Dipartimento SIMAU dell’Università Politecnica delle Marche di una macchina che permetta l’esecuzione di prove di taglio all’interfaccia anche a temperatura controllata sia del relativo programma di acquisizione e controllo dei dati in ambiente Labview appositamente realizzato
Ecology, morphological variability and life cycle stages of the toxic benthic dinoflagellate Ostreopsis cf. ovata
No full textLa dinoflagellata bentonica Ostreopsis cf. ovata causa fioriture lungo le coste del Mediterraneo, spesso associate a intossicazione dei bagnanti e a morie di organismi marini dovuti alla produzione di palitossine. È stato studiato il ciclo vitale di O. cf. ovata allo scopo di valutare se la riproduzione sessuata avviene in omo e/o in eterotallia. Questa avveniva in entrambe le condizioni, sebbene l’eterotallia sembri essere la via favorita. La limitazione di nutrienti sembra stimolare gli stadi sessuali. Sono stati identificati diversi morfotipi: gameti, planozigoti, stadi della maturazione dell’ipnozigote, e cisti temporanee. La fusione dei gameti avviene seguendo due meccanismi: (i) cellule vegetative unite mediante le epiteche e (ii) gameti in fusione con i cingoli allineati lateralmente con la produzione di un planozigote biflagellato riportato per la prima volta in O. cf. ovata. L’ecologia dei bloom di O. cf. ovata è stata studiata dal 2006 al 2010 lungo la Riviera del Conero (N Adriatico) per valutare il ruolo dei parametri ambientali. Il massimo è rilevato in tarda estate (106 cell. g-1 fw). Le abbondanze erano significativamente più elevate sulle rocce rispetto alle macroalghe, suggerendo una possibile interazione tra Ostreopsis e l’ospite e nei siti riparati rispetto agli esposti, indicando che l’idrodinamismo gioca un ruolo chiave nella dinamica del bloom. Temperatura e nutrienti non sembrano avere un ruolo chiave sulla dinamica del bloom. È stata osservata un’elevata variabilità morfometrica (DV:18.5-75 μm; W:12.5-60 μm; AP: 10-31.25 μm). O. cf. ovata mostra un DV significativamente inferiore in siti riparati rispetto che in siti esposti, suggerendo che i primi siano siti favorevoli per una intensa proliferazione. Le dimensioni delle cellule di Osteopsis in colonna d’acqua erano significativamente maggiori che in quelle epifite, suggerendo che le cellule risospese in colonna derivino probabilmente da una popolazione bentonica matura
Architetture, protocolli e sensori per applicazioni in telemedicina
No full textTra gli obiettivi dell’innovazione tecnologica, quello di migliorare la qualità della vita riveste sicuramente un ruolo primario. In questo ambito si colloca la telemedicina, definita come “l'erogazione di servizi sanitari, quando la distanza é un fattore critico, per cui é necessario usare, da parte degli operatori, le tecnologie dell'informazione e delle telecomunicazioni al fine di scambiare informazioni utili alla diagnosi, al trattamento ed alla prevenzione delle malattie”. Le moderne tecnologie ICT consentono oggi di coniugare alcuni aspetti della telemedicina con i più recenti sviluppi delle tecnologie domotiche, per la creazione di vere e proprie “case intelligenti”, in cui opportuni dispositivi (smart objects) contribuiscono alla qualità di vita di soggetti fragili, aumentandone la sicurezza, il comfort e l’autonomia.
In tale contesto risulta di interesse investigare le possibili interazioni e sinergie tra dispositivi e sistemi di comunicazione, al fine di realizzare delle soluzioni integrate di domotica assistiva. Sono state dunque proposte alcune soluzioni e alcuni studi originali, in particolare per quanto riguarda l’architettura del sistema, le tecnologie di comunicazione, e l’elaborazione dei segnali per alcune tipologie di sensori. Tra i sistemi possibili, si è preso in esame il progetto di una soluzione basata su Multimedia Home Platform (MHP), per Assistive Home Automation. Con l’avvento della Televisione Digitale Terrestre, MHP è diventato lo standard di riferimento per le applicazioni interattive che possono, tra l’altro, consentire l’integrazione di apparati biomedicali, dedicati al monitoraggio di parametri clinici, attraverso un comune Set Top Box domestico. Tra gli aspetti funzionali alla implementazione di tale soluzione, sono state prese in considerazione le tecnologie di comunicazione a corto raggio, ed è stata proposta una tecnica innovativa, basata sulla modulazione (ibrida) di posizione e di ampiezza, e sull’utilizzo di impulsi ultracorti
Design of high frequency reconfigurable components for space and defence applications
No full textI moderni sistemi di comunicazione spaziali e militari sono chiamati a presentare un elevato livello di
flessibilità, al fine di rispondere efficacemente ai cambiamenti nelle richieste degli utenti (in termini di
copertura, distribuzione delle frequenze, larghezza di banda) o essere compatibile con protocolli di
comunicazione basati su un’allocazione dinamica delle frequenze.
Il lavoro svolto nell’ambito del dottorato di ricerca è incentrato sulla ricerca e sviluppo di nuove architetture,
topologie circuitali e geometrie di componenti passivi che consentano di ottenere strutture fisiche le quali,
combinate con elementi di sintonia disponibili in commercio, siano adatte per la realizzazione di componenti
riconfigurabili come filtri, diplexer e antenne.
La prima parte riguarda il progetto di un filtro agile di potenza in banda UHF, compatibile con protocolli di
comunicazione di tipo Frequency Hopping, basato sulla combinazione di una cavità risonante di tipo TEM
non uniforme e dispositivi elettronici utilizzati per la sintonia.
Nella seconda parte il concetto di riconfigurabilità è stato applicato nella progettazione di antenne phasedarray
caratterizzate da proprietà di selettività in frequenza. A partire da una filtenna phased-array di dipoli
connessi progettata in banda X, è stata implementata una tecnica efficace per la realizzazione del matching
adattativo e per la reiezione del modo commune, necessari per la scansione sul piano E. Successivamente, è
stata effettuata la progettazione di una filtenna phased-array riconfigurabile basata su patch alimentati tramite
slot. Inoltre, è stata implementata a livello di antenna una tecnica per la reiezione delle armoniche superiori.
Riconfigurabilità in frequenza è stata inoltre introdotta a livello di antenna in modo da garantire la copertura
dell’intera banda X radar ([8.5 – 10.5] GHz).
La terza parte riguarda il progetto di un Dual-Manifold Feed Diplexer con canali indipendentemente
sintonizzabili. A partire da un articolo di Rhodes, è stato sviluppato un prototipo circuitale caratterizzato da
corrispondenza diretta con la relativa struttura fisica. Inoltre, il prototipo del diplexer di Rhodes è stato
esteso, rendendolo in grado di supportare per ciascun canale la sintonizzabilità della larghezza di banda