Insegnamento IMPIANTI SPECIALI IDRAULICI

Corso
Ingegneria per l'ambiente e il territorio
Codice insegnamento
A002623
Curriculum
Ambiente e energia
Docente
Renato Morbidelli
Docenti
  • Renato Morbidelli
Ore
  • 35 ore - Renato Morbidelli
CFU
5
Regolamento
Coorte 2021
Erogato
2022/23
Attività
Caratterizzante
Ambito
Ingegneria per l'ambiente e territorio
Settore
ICAR/02
Tipo insegnamento
Obbligatorio (Required)
Tipo attività
Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento
Italiano
Contenuti
Il programma del Modulo è strutturato nelle seguenti Unità didattiche:
1. IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA IDROELETTRICA
2. PROGETTAZIONE OTTIMALE DELLE RETI IDRAULICHE IN PRESSIONE
3. IMPIANTI DI IRRIGAZIONE
4. LA MISURA DELLE PRINCIPALI GRANDEZZE IDROMETEOROLOGICHE
Testi di riferimento
1.V. ANSELMO, Manuale di riferimento per la misura al suolo delle grandezze idrometeorologiche, CNR-GNDCI, Roma, 1993;
2. ASAE, Design and operation of farm irrigation systems, Jensen, 1980;
3. A.DADONE, Macchine Idrauliche, CLUT, Torino, 1987;
4. G. EVANGELISTI, Impianti idroelettrici, vol. I e II, Patron, Bologna, 1982;
5. R. K. LINSLEY, J. B. FRANZINI, D. L. FREYBERG, G. TCHOBANOGLOUS, Water resources engineering, McGraw-Hill, New York, 1992;
6. L. MAYS, Y. K. TOUNG, Hydrosystems engineering and management, McGraw-Hill, New York, 1992;
7. B. WITHERS, S. VIPOND, Irrigation: Design and practice, Batsford Academic, London, 1974.
8. Dispense del docente disponibili sulla piattaforma APE-LEARNING o UNISTUDIUM.
Obiettivi formativi
Il modulo tratta degli impianti per la produzione di energia idroelettrica, degli impianti di irrigazione e la caratterizzazione dei sistemi di monitoraggio delle principali grandezze idrometeorologiche. Gli obiettivi formativi sono i seguenti.

Il primo obiettivo riguarda l'acquisizione delle principali conoscenze relative a:
•la produzione di energia idroelettrica e tipologie di impianti;
•opere di adduzione, di accumulazione, di disconnessione e di convogliamento in pressione dell’acqua fino alle macchine idrauliche;
•concetti di idrologia agraria e tecniche di irrigazione
•conoscenza dei sistemi di monitoraggio delle grandezze idrometeorologiche

Un secondo obiettivo è relativo all'acquisizione delle principali abilità riferite alla capacità di:
•selezionare e applicare l’opportuno metodo di produzione di energia idroelettrica, con consapevolezza del significato e dei valori attesi per i parametri e le grandezze coinvolti;
•selezionare e applicare le opportune opere di adduzione, di accumulazione, di disconnessione e di convogliamento in pressione dell’acqua fino alle macchine idrauliche e le macchine idrauliche stesse;
•selezionare e applicare un metodo di irrigazione;
•pianificare e progettare un sistema di monitoraggio delle principali grandezze idrometeorologiche.
Prerequisiti
Le conoscenze richieste per comprendere i contenuti del corso e raggiungere gli obiettivi formativi previsti sono le seguenti:
•Analisi Matematica: studio delle funzioni, tecniche di derivazione ed integrazione di funzioni a più variabili, equazioni differenziali.
•Fisica e Meccanica Razionale: calcolo vettoriale, equazioni cardinali della statica e dell’equilibrio dinamico.
•Idraulica: idrostatica, correnti in pressione e a superficie libera, foronomia.
•Idrologia: componenti di base del ciclo idrologico (formazione e misura delle precipitazioni, modelli di base per la stima delle perdite per infiltrazione e degli idrogrammi di piena).
Metodi didattici
Il Modulo è organizzato in:
•lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti del programma con confronto con gli studenti;
•esercitazioni in aula svolte nella modalità classica (alla lavagna);
•lezioni frontali a carattere seminariale con supporto del proiettore.
Altre informazioni
Il corso di Gestione e Impianti per le Risorse Idriche è suddiviso in due moduli coordinati: i) Gestione delle Risorse Idriche; ii) Impianti Speciali Idraulici.
Dati statistici relativi alle votazioni d'esame conseguite dagli studenti
Campione costituito da 107 studenti (dall’a.a. 2010/2011 all’a.a. 2020/2021)
Media delle valutazioni: 28,46; deviazione standard: 1,79.
Percentuale di studenti che hanno conseguito una valutazione nell'intervallo indicato (estremi compresi)
18 - 21 0,0%
22 - 24 3,8 %
25 - 27 25,2 %
28 - 30 64,5 %
30 e lode 6,5%
Modalità di verifica dell'apprendimento
IMPIANTI SPECIALI IDRAULICI
La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento (esame) prevede una prova orale.

La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 45 minuti ciascuna finalizzata ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici del modulo, ii) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di ottimizzazione, di dimensionamento e verifica delle componenti strutturali ed idrauliche degli impianti di produzione di energia idroelettrica, iii) l’autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo, con piena consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nelle diverse modellazioni, del significato fisico delle grandezze coinvolte, del livello di indeterminazione dei risultati conseguiti. La prova orale ha anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante la discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate.

La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi.

GESTIONE E IMPIANTI PER LE RISORSE IDRICHE
La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento (esame) prevede una prova scritta e due prove orali. La prova scritta sarà sostenuta per esigenze logistiche in modo separato rispetto alle due prove orali che potranno essere sostenute in sessioni diverse o nella stessa sessione secondo il calendario degli esami stabilito dal CdS.
La prova scritta, della durata di un'ora, consiste nella soluzione di problemi riguardanti la gestione delle risorse idriche. Nell’ambito della prova scritta è richiesta la soluzione computazionale di un problema tecnico, e/o l’analisi metodologica con esemplificazioni computazionali di un problema a contenuto teorico - applicativo. La prova ha lo scopo di verificare la capacità di comprensione delle problematiche proposte durante il corso e quella di applicare correttamente le conoscenze teoriche, l'abilità di formulare in autonomia di giudizio osservazioni appropriate sulle possibili alternative modellistiche, nonché l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta.
Le prove orali consistono in una discussione della durata di circa 45 minuti ciascuna finalizzata ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici dei due moduli, ii) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di ottimizzazione, di dimensionamento e verifica delle componenti strutturali ed idrauliche degli impianti di produzione di energia idroelettrica, iii) l’autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo, con piena consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nelle diverse modellazioni, del significato fisico delle grandezze coinvolte, del livello di indeterminazione dei risultati conseguiti. Le prove orali hanno anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante la discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate.
La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi mediando i risultati delle tre prove con i seguenti pesi: prova scritta, peso = 1/6; prova orale riguardante le tematiche della Gestione delle Risorse Idriche, peso = 1/3; prova orale riguardante le tematiche degli Impianti Speciali Idraulici, peso =1/2.


Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

Nel caso in cui lo studente intenda anticipare l’esame in un anno precedente a quello programmato nel piano di studio, si raccomanda di frequentare il ciclo delle lezioni e
di sostenere l’esame nel primo appello utile dopo che le lezioni medesime siano terminate, nel rispetto quindi del semestre di programmazione dell’insegnamento.
Programma esteso
Il Modulo affronta la descrizione degli impianti per la produzione di energia idroelettrica, degli impianti di irrigazione e la caratterizzazione dei sistemi di monitoraggio delle principali grandezze idrometeorologiche. La finalità dell’apprendimento degli argomenti del modulo è la progettazione di opere idrauliche per la produzione di energia elettrica, di impianti di drenaggio e di reti di strumenti di misura delle grandezze idrometeorologiche. Il programma è strutturato nelle seguenti Unità didattiche:
1. IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA IDROELETTRICA
La produzione idroelettrica nell'attuale contesto socio-economico. Valutazione del potenziale idroelettrico. Impianti ad acqua fluente, con serbatoio e ad accumulazione per pompaggio. Opere d'adduzione a monte delle condotte forzate: bacini di accumulazione e vasche di oscillazione. Condotte forzate. Caratteristiche funzionali e problemi d'esercizio delle turbine idrauliche. Cenni sulle pompe centrifughe. Criteri di progetto di una centrale idroelettrica.
2. PROGETTAZIONE OTTIMALE DELLE RETI IDRAULICHE IN PRESSIONE
Formulazione del problema di progetto di reti aperte e chiuse in termini di programmazione lineare. Reti aperte e chiuse in presenza di pompe.
3. IMPIANTI DI IRRIGAZIONE
Concetti di idrologia agraria. L'evapotraspirazione. Impianti irrigui consortili. Reti di ripartizione e distribuzione a superficie libera e in pressione. Irrigazione per sommersione, scorrimento ed infiltrazione. Irrigazione a pioggia e sua meccanizzazione. Irrigazione localizzata. Progetto di un impianto aziendale. Cenni sul progetto di un impianto di drenaggio.
4. LA MISURA DELLE PRINCIPALI GRANDEZZE IDROMETEOROLOGICHE
Caratteristiche, modalità di installazione ed impiego di apparecchiatura per la misura di grandezze idrometeorologiche: l'idrometro, il pluviometro, l'anemometro, lo psicrometro, i permeametri (CSIRO, Guelph, doppio anello), il tensiometro, il TDR. Le stazioni di registrazione e gestione dei dati idrometeorologici.
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