Esercizi completi "Esame di Stato per l'abilitazione alla professione di Ingegnere Meccanico"

TRAP. LEV. TRAN. FRESA. TORN. PUNZ.

P1 0 3 0 3 1.5 0

P2 1 0 5.5 0 0 0

P3 0 0 3 0 0 2

P4 0 1 0 2.2 2.2 0

P5 0 0 0 1.5 4 0

P6 0 2.5 0 0 3 0

P7 1 0 2 0 0 2

P8 0 1 0 3 0 0

P9 4 0 0 0 0 2

P10 0 0 0 2 4 0

 Dopo aver eseguito il setup, l'operatore esegue il carico e lo scarico dei singoli pezzi del lotto. Per lo scarico di ciascun pezzo si impiegano 10 secondi. Per il carico di ciascun pezzo si impiegano 20 secondi. Durante il carico e lo scarico dei singoli pezzi la macchina non può lavorare.

 Durante la lavorazione dei pezzi, l'operatore non è impegnato. I tempi di lavorazione di un pezzo sono i seguenti (min/pezzo).

TRAP. LEV. TRAN. FRESA. TORN. PUNZ.

P1 0 3 0 2.2 5 0

P2 4 0 1 0 0 0

P3 0 0 2 0 0 1.6

P4 0 10 0 1.6 1.4 0

P5 0 0 0 1.5 4 0

P6 0 1.6 0 0 0.8 0

P7 0.8 0 4 0 0 1

P8 0 2 0 3.2 0 0

P9 2.6 0 0 0 0 2.8

P10 0 0 0 2.6 4 0

 I macchinari non eseguono manutenzione programmata, ma solo a guasto.

Sono disponibili le seguenti statistiche degli ultimi 5 anni (in cui si è lavorato

per 1turno al giorno), per cui si hanno a disposizione il numero di interventi di manutenzione effettuati ed il tempo medio di riparazione (MTTR = Mean Time TO Repair). TRAP. LEV. TRAN. FRESA. TORN. PUNZ.3 5 2 2 2 16Numero interventi totali 8 5 14 4 20 3MTTR (h)

Le macchine producono scarti. I pezzi vengono scartati tra un macchinario ed il successivo. Ipotizzare i seguenti rendimenti di scarto per le varie macchine indipendentemente dal prodotto. TRAP. LEV. TRAN. FRESA. TORN. PUNZ.0.95 0.96 0.98 0.95 0.95 0.9k1

I macchinari hanno vita utile di 15 anni (se utilizzati per un turno al giorno) e di 8 anni (se utilizzati per due turni al giorno), con valore di recupero nullo. I costi di acquisto sono di seguito riportati. TRAP. LEV. TRAN. FRESA. TORN. PUNZ.100.000 150.000 100.000 150.000 300.000 150.000€

I costi di installazione degli impianti di servizio per ciascun macchinario sono pari a 5000€/macchina. Si consideri una vita utile di 15 anni, indipendentemente dal numero di

turni.CELLE

• I tempi di setup tra i prodotti sono trascurabili.
• I macchinari, che comprendono anche sistemi di caricamento/caricamento e setup automatici, hanno un costo di acquisto più elevato del 20% rispetto agli analoghi macchinari del reparto. I costi di installazione degli impianti di servizio sono uguali al caso per reparto.
• È necessario un operatore per ogni cella di produzione.
• La stazione di controllo è solo al termine di ciascuna cella, i pezzi non vengono scartati tra un macchinario ed il successivo. Ipotizzare i seguenti rendimenti di scarto per i vari prodotti finiti rilevati nelle stazioni di controllo finale

k1 Tema 3

Sia dato un impianto combinato gas – vapore per la produzione di energia elettrica. La parte turbogas utilizza gas metano (LHV = 50 MJ/kg); il calore dei fumi di combustione viene utilizzato per surriscaldare il vapore (generato da

unevaporatore/surriscaldatore EVA+ SH1 alimentato dalla combustione di RSU in untermovalorizzatore) dell’impianto sottoposto allo scambiatore SH2 e perpreriscaldare l’acqua all’economizzatore ECO (si veda la figura sottostante).

Dalla turbina a vapore viene spillata una portata indirizzata al degasatore (DEG) inmodo da ottenere in uscita liquido saturo (X =0). La rimanente parte del vapore10che espande in turbina viene condensata (CON), preriscaldata all’economizzatore(ECO) e inviata anch’essa al degasatore.

L’impianto sia caratterizzato dai seguenti valori:

• P = 0.98 bar1
• T = 293 K1
• T = 913 K4
• W = 2 MW
• η = 0.85compressore
• η _TAG = 0.90turbina
• β = 12compressore
• β = 12turbina_TAG
• R = 0.288 kJ/kg/Karia
• k = 1.4aria
• R = 0.293 kJ/kg/Kfumi
• k = 1.3fumi
• T = 39°Ccondensatore
• T = 110°C9
• P = 3 bardegasatore
• T = 380°C12
• P = 40 bar13
• T = 510°C13
• W = 4.5 MWTAV
• η =

0.8pompe_TAV

η = 0.93turbina_TAV

LHV = 12 MJ/kgRSU

T = 10°C16

T = 40°C17

Il candidato, dopo aver ricavato tutte le grandezze fondamentali dei punti rappresentati, trascurando le perdite di carico nei condotti ed effettuando le opportune assunzioni per eventuali parametri mancanti,

1. determini:
• Il rendimento elettrico della TAG e la portata dei fumi della TAG
• Il rendimento globale dell’impianto
• La temperatura T dei fumi della TAG al camino6
• Le portate di acqua/vapore nelle varie sezioni della TAV
• La portata di acqua refrigerante al condensatore
• La quantità di RSU da termovalorizzare in un anno, supponendo un funzionamento dell’impianto di 24 ore al giorno per 365 giorni all’anno

Università degli Studi di Perugia

ESAME DI STATO PER L’ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE

SEZIONE A

SESSIONE DI NOVEMBRE 2018

Prova finale del 10 Gennaio 2019 – Settore Industriale

Classe LM-33 – Ingegneria Meccanica

Classe

36/S – Ingegneria Meccanica Specialistica

Tema 7

Si consideri un motore aeronautico turbofan a flussi associati, come mostrato in figura, funzionante ad una quota di volo pari a 10.000 metri e caratterizzato da una velocità di 1.75 Mach. Funzionamento: tutto il flusso d’aria in ingresso alla macchina percorre in serie un diffusore (D) e un fan (F). A valle di quest’ultimo il flusso si divide (non in parti uguali) seguendo due percorsi paralleli. La prima parte (m_a1), ovvero il flusso principale, prosegue nel compressore (C), nella camera di combustione (c.c.) e nelle sezioni di turbina (T), mentre il flusso secondario (m_a2) andrà a miscelarsi con il principale direttamente della camera di miscelazione (M). La portata totale, a valle della miscelazione, prima di uscire dalla macchina viene espansa in un ugello (U). Considerare la sezione di espansione in turbina (T-T) come un’unica trasformazione 4-5. Aria Flusso Freddo

Si conoscono: Cp 1004,5 J/(Kg*K)-

Rapporto di compressione del fan (F): 1.85 k 1,4

Rapporto di compressione del compressore (C): 5

Gas caldi (p.ti 4,5)

Temperatura massima del ciclo T4: 1450 K

Cp 1130,2 J/(Kg*K)

Rendimento isoentropico del diffusore (D): 0.9 k 1,34

Rendimento isoentropico del compressore (C): 0.88

Gas miscelati (p.ti 6,9)

Rendimento isoentropico del fan (D): 0.88

Cp 1130,2 J/(Kg*K)

Rendimento isoentropico della turbina (T): 0.9 k 1,34

Potere calorifico inferiore: 43,5 MJ/kg

Da tavole aria a 10000 mPa 26,5 kPa

Ta 223,25 K

Ra 287 J/(Kg*K)

Calcolare la portata d'aria e di combustibile per ottenere una spinta di 52.000 N.

Disegnare il diagramma T-S delle trasformazioni.

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SEZIONE A

SESSIONE DI NOVEMBRE 2018

Prova finale del 10 Gennaio 2019 - Settore Industriale

Classe LM-33 - Ingegneria Meccanica

Classe 36/S - Ingegneria Meccanica Specialistica

Tema 8

Si dimensioni un impianto di

Condizionamento a tutt'aria per un esercizio commerciale ubicato nel comune di Napoli. Per l'aria esterna si assumano le seguenti condizioni termoigrometriche di progetto:

• Inverno: temperatura = 2°C; umidità relativa = 75%;
• Estate: temperatura = 33°C (temperatura massima di progetto); umidità relativa = 50%.

Si assumano valori opportuni per le condizioni termoigrometriche dell'aria interna.

L'ambiente ha altezza pari a 3.0 m e pianta rettangolare con lati di 20 m (a nord e a sud) e 10 m (a est e a ovest).

La parete a sud confina con un ambiente climatizzato, mentre quella a est confina con un ambiente non climatizzato destinato a magazzino.

Le pareti esposte a nord e a ovest affacciano sull'esterno e quella a nord è costituita per il 10% da infissi vetrati: la trasmittanza degli infissi è pari a 2.0 W/m K e non sono dotati di sistemi di oscuramento.

Si consideri per la parete opaca principale una stratigrafia

Il tuo compito è formattare il testo fornito utilizzando tag html.

ATTENZIONE: non modificare il testo in altro modo, NON aggiungere commenti, NON utilizzare tag h1;

appropriata e si calcoli latrasmittanza termica. La trasmittanza del solaio di copertura e di pavimentazione è2di 0.3 W/m K.Per quanto riguarda i ponti termici si assuma una maggiorazione, espressa in %,opportuna rispetto al carico termico totale sia in estate sia in inverno.La capienza massima ipotizzata è 100 persone e per i ricambi d’aria si assumano 203m /h persona. Per il calcolo del contributo dell’impianto di illuminazione, si consideriche sono presenti da lampade a led e che l’illuminamento sul piano orizzontale deveessere pari a 300 lux.Assumendo quando necessario le ipotesi più opportune, il candidato:

a) determini il carico termico totale, in estate e in inverno, nelle condizioni piùgravose: si assuma che il carico igrometrico di ciascuna persona sia pari a 55 g/h inestate e 30 g/h in inverno e si consideri che all’interno dell’ambiente sono presentiulteriori sorgenti di calore che sviluppano 1 kW;

b) descriva e

disegni i trattamenti estivo e invernale dell'aria sul diagramma psicrometrico (v. ALLEGATO);

determini la portata d'aria totale dell'impianto di condizionamento;

valuti la fattibilità tecnica del ricircolo dell'aria, disegni i trattamenti con ricircolo sul diagramma psicrometrico (v. ALLEGATO) e stimi il risparmio energetico ottenuto; si valuti inoltre come alternativa l'ipotesi di adottare un recuperatore di calore e si confrontino le due soluzioni ove possibili;

determini la potenzialità della batteria di pre-riscaldamento, di quella di raffreddamento e di quella di post-riscaldamento e la portata d'acqua dell'umidificatore adiabatico;

scegli un generatore di calore opportuno a servizio dell'impianto, ne determini la potenzialità e fornisca una stima approssimata del consumo annuo di combustibile.

discuti la possibilità di impiegare una pompa di calore reversibile aria/acqua a servizio dell'impianto.

Evidenziando possibili vantaggi e/o criticità;

h) dimensioni la rete di distribuzione dell'aria (canali, terminali, portata e prevalenza del ventilatore di mandata, v. ALLEGATO);

i) disegni e spieghi lo schema di un impianto di condizionamento a tutta aria con eventuale ricircolo.

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