IMPIANTI MECCANICI Esercitazione Corso di Laurea in ...people.unica.it/pierfrancescoorru/files/2012/07/Esercitazioni_1516... · PSICROMETRIA DIAGRAMMA DI MOLLIER Completare la seguente

a.a. 2015-16 IMPIANTI MECCANICI

Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica

Esercitazione

n. 1

ASSET MANAGEMENT

DIAGRAMMA DI GANTT

Redigere il diagramma di Gantt per la realizzazione di una generica opera costituita dalle

seguenti attività.

Attività Tempo Precedenza

A 3 -

B 6 A

C 2 B

D 4 -

E 5 A

F 7 D

G 6 F

H 6 F

I 3 F

L 8 H

M 5 I

N 7 L,I

O 3 N

P 6 O



Esercitazione

n. 2

ANALISI ECONOMICA

ANALISI COSTI-RICAVI

Si valuti dal punto di vista economico il miglior investimento tra due alternative di

impianti produttivi che presentano i seguenti ricavi e costi d’impianto e d’esercizio.

Costi/Ricavi Alternativa

A B

Impianto [€] -1.000.000 -1.400.000

Esercizio [€/anno] -100.000 -75.000

Ricavi [€/anno] +400.000 +500.000

La vita utile dell’impianto è pari a 10 anni.

Effettuare il calcolo con e senza tasso di attualizzazione (pari al 5%).



Esercitazione

n. 3

ANALISI ECONOMICA

VALUTAZIONE ECONOMICA DEGLI INVESTIMENTI

Valutare la convenienza economica dell'installazione di un impianto fotovoltaico per la

produzione di energia elettrica. Le caratteristiche tecniche e costi dell'impianto sono i

seguenti:

Potenza di picco: 200 kWp;

Costo d'impianto specifico: 1.100 €/kWp;

Produzione energetica specifica media annua: 1.350 kWh/( kWp anno);

Costo di esercizio annuo: 0,5% del costo d'impianto;

Costo di manutenzione straordinaria (al decimo anno): 30.000 €;

Costo di dismissione: 5.000 €.

Il costo dell'energia elettrica è pari 0,16 €/kWh.

La vita utile dell’impianto è pari a 20 anni, mentre il tasso di attualizzazione è pari al 5%.



Esercitazione

n. 4

ANALISI ECONOMICA

BREAK EVEN POINT

Determinare il Break Even Point di un impianto produttivo caratterizzato dai seguenti

dati:

Costi:

o Fissi: 7.000 €

o Variabili: 0,25 €/kg

Ricavi:

o Mancato smaltimento 1,75 €/kg

o Vendita prodotto trattato: 0,50 €/kg



Esercitazione

n. 5

APPROVVIGIONAMENTO IDRICO

DIMENSIONAMENTO RETE IDRICA APERTA

Dimensionare tramite il metodo a velocità costante la seguente rete di distribuzione

dell’acqua industriale, del tipo a pettine con tubazioni in acciaio (rappresentata in vista

laterale). Determinare:

diametro commerciale delle tubazioni del ramo principale e di quelli secondari;

portata e prevalenza della pompa;

elenco materiali;

costi dell'energia elettrica (tempo di funzionamento 8200 h/anno, costo unitario 0,16

€/kWh).

1

6

P3=3 atm

2

3

P5=2,5 atm5

20

32

3

4

15

6P6=4 atm

10

4

Utenza Pressione [atm] Portata [m3/h]

3 3 5

5 2,5 4

6 4 6



Esercitazione

n. 6


SERBATOIO DI ACCUMULO

La seguente rete di distribuzione dell’acqua industriale (riprodotta in vista laterale) è

collegata ad un serbatoio di accumulo e serve tre utenze aventi rispettivamente i seguenti

diagrammi di richiesta.

1

2

3

53

1

La pressione richiesta dalle utenze è pari a 3 bar.

Determinare:

volume e altezza del serbatoio di accumulo sopraelevato (trascurando le perdite di

carico);

la portata della pompa di adduzione al serbatoio.

6

3 4

16

12

6

4 3

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1 2 3 4 5 6 7 8

V [

m3

/h

]

3 3

8

18 18

7

2

6

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

1 2 3 4 5 6 7 8

V [

m3

/h

]

5 4

3

18

10

7

4

6

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

1 2 3 4 5 6 7 8

V [

m3

/h

]



Esercitazione

n. 7


AUTOCLAVE

La seguente rete di distribuzione dell’acqua industriale (riprodotta in vista laterale) è

collegata ad un’autoclave e serve tre utenze aventi rispettivamente i seguenti diagrammi

di richiesta.

1

2

3

53

1

Il range di pressione di lavoro delle utenze è compreso tra 1 e 3,2 atm.

Determinare:

dimensione del volume (aria e acqua) dell’autoclave;

portata della pompa di adduzione.

10 10

4 4

6 6

8 8

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8

V [

m3

/h

]

3 3

9 9 9

7 7 7

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1 2 3 4 5 6 7 8

V [

m3

/h

] 5 5 5

2 2

7 7 7

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4 5 6 7 8

V [

m3

/h

]



Esercitazione

n. 8

PSICROMETRIA

DIAGRAMMA DI MOLLIER

Completare la seguente tabella con i dati mancanti da ricavare tramite il diagramma di

Mollier dell’aria umida.

# T [°C] ϕ [%] x [gv/kga] v [m3/kga] h [kJ/kga]

1 25 10

2 20 65

3 30 20

4 15 65

5 20 40

6 40 0,875

7 35 20

8 100 45

9 50 15

10 40 0,925

11 10 5

12 50 80



Esercitazione

n. 9

PSICROMETRIA

TRASFORMAZIONI ELEMENTARI

1. Miscelazione. Si determinino le condizioni finali (Mf, xf, hf) della miscela ottenuta dalla

miscelazione delle seguenti portate di aria umida:

M1 = 1000 kga/h x1 = 15 gv/kga h1 = 65 kJ/kga

M2 = 2000 kga/h x2 = 5 gv/kga h2 = 25 kJ/kga

2. Riscaldamento. Determinare le condizioni di arrivo di una portata di aria umida di 1000

kga/h che attraversa una batteria calda di potenza pari a 3 kW, a partire dalle condizioni

iniziali di T1 = 25°C e h1 = 45 kJ/kg.

3. Riscaldamento.Determinare la potenzialità della batteria calda per il riscaldamento di

una portata di aria umida di 2500 kga/h, a partire dalle condizioni iniziali di T1 = 20°C e ϕ1

= 50%, per arrivare ad una umidità relativa del 20%.

4. Raffreddamento. Determinare le condizioni di arrivo di una portata di aria umida di

2000 kga/h che attraversa una batteria fredda di potenza pari a 4 kW a partire dalle

condizioni iniziali di T1 = 35°C e h1 = 45 kJ/kg.

5. Raffreddamento. Calcolare le condizioni di arrivo di una portata di aria umida di 2000

kga/h che attraversa una batteria fredda di potenza pari a 10 kW, a partire dalle condizioni

iniziali di T1 = 20°C e h1 = 45 kJ/kg.

6. Raffreddamento e deumidificazione. Data una portata di 1500 kga/h le cui condizioni

iniziali siano quelle di x1 = 10 gv/kga, ϕ1 = 30%, determinare la potenzialità della batteria

fredda per il raffreddamento fino ad una temperatura finale T2 pari a 5°C. Calcolare la

massa d’acqua condensata.

7. Umidificazione adiabatica. Determinare la portata di acqua da somministrare ad una

portata di aria umida di 2000 kga/h per passare dallo stato iniziale identificato da T1 = 25°C

e ϕ1 = 0,4 fino a portarla a ϕ2 = 0,8 attraverso un’umidificazione adiabatica.

8. Umidificazione adiabatica. Determinare la portata di acqua da somministrare ad una

portata di aria umida di 4000 kga/h per passare dallo stato iniziale identificato da T1 = 30°C

e h1 = 45 kJ/kg fino a portarla a saturazione attraverso un’umidificazione adiabatica.



Esercitazione

n. 10

PSICROMETRIA

IGROMETRO DI WATSON

Completare la tabella seguente utilizzando il Diagramma di Mollier.

# TBS [°C] TBU [°C] TRUG [°C] ϕ [%]

1 25 12

2 30 10

3 35 30

4 10 50

5 25 12

6 30 60

7 20 100

8 15 10

9 28 15

10 10 50



Esercitazione

n. 11

CLIMATIZZAZIONE

CALCOLO TRASMITTANZA

Calcolare la trasmittanza delle seguenti strutture (con i = 8 W/(m2 K), e = 23 W/(m2 K)).

# Descrizione s [cm] l [W/(m K)]

1 Intonaco calce e gesso 1,5 0,70

2 Laterizio forato 8 cm 8 0,36

3 Polistirene 6 0,039


5 Intonaco calce e cemento 1,5 0,90



2 Parete in CLS con argilla espansa 20 0,44

3 Poliuretano 8 0,032





3 Pannello di sughero espanso 8 0,05



Ripetere il calcolo determinando lo spessore di isolante tale da ottenere un valore di

trasmittanza pari a 0,34 W/(m2 K).



Esercitazione

n. 12

CLIMATIZZAZIONE

CALCOLO DISPERSIONI TERMICHE AMBIENTE

Calcolare il valore delle dispersioni termiche per il seguente capannone industriale (Ti =

20°C, Te = 3°C, Tterreno = 15°C, 1 ricambio/h):

7

16

4

4

4

1

5 1

141

5

N

Struttura U [W/(m2 K)]

Pareti opache verticali 0,33

Soffitto 0,30

Pavimento 0,35

Infissi vetrati 1,8

Porta ingresso 1,7



Esercitazione

n. 13

CLIMATIZZAZIONE

DIMENSIONAMENTO U.T.A. (FUNZIONAMENTO IN RAFFRESCAMENTO)

I carichi termici che agiscono su un locale industriale avente volume pari a 4.000 m3 sono i

seguenti:

Calore sensibile: Qs = 24 kW

Calore latente: Ql = 6 kW

La lavorazione che si svolge all’interno del suddetto ambiente richiede il mantenimento di

condizioni interne identificate da Ti=26°C e i=50% e 1 ricambio/h d’aria esterna.

Note le condizioni di riferimento esterne (Te=32°C e e=52%) per la località in cui si trova

ubicato l’impianto industriale, determinare:

potenzialità della batteria fredda;

potenzialità della batteria di post-riscaldamento.

Riportare nel diagramma di Mollier i punti caratteristici del ciclo ottenuto.



Esercitazione

n. 14

CLIMATIZZAZIONE

DIMENSIONAMENTO U.T.A. (FUNZIONAMENTO IN RISCALDAMENTO)

Un locale industriale avente volume pari a 3.000 m3 presenta le seguenti dispersioni

termiche:

Calore sensibile: Qs = 18 kW

Calore latente: Ql = 3 kW


condizioni interne identificate da ti=18°C e i=40% e 1,5 ricambi/h d’aria esterna.

Note le condizioni di riferimento esterne (te=3°C e e=70%) per la località in cui si trova

ubicato l’impianto industriale, determinare:

potenzialità della batteria calda;

portata di acqua immessa dall’umidificatore.

Riportare nel diagramma di Mollier i punti caratteristici del ciclo.



Esercitazione

n. 15

CLIMATIZZAZIONE

DIMENSIONAMENTO U.T.A. (FUNZIONAMENTO IN RAFFRESCAMENTO-RISCALDAMENTO)

Di seguito si riportano i carichi e le dispersioni termiche di un locale industriale avente

volume pari a 6000 m3:

CARICO DISPERSIONE

Calore sensibile: Qs = 35 kW Qs = 32 kW

Calore latente: Ql = 5 kW Ql = 6 kW


condizioni interne identificate da ti=22°C e i=50% e 1 ricambio/h d’aria esterna.

Note le condizioni di riferimento esterne (in estate: te=32°C e e=52%, in inverno: te=3°C e

e=70%) per la località in cui si trova ubicato l’impianto industriale, dimensionare le

diverse sezioni dell’U.T.A..

Riportare nel diagramma di Mollier i punti caratteristici dei cicli ottenuti.



Esercitazione

n. 16

ILLUMINAZIONE

METODO DEL FLUSSO TOTALE

Con l’ausilio della documentazione allegata, si effettui il dimensionamento di massima

dell’impianto di illuminazione per un ufficio tecnico open-space avente dimensioni in

pianta pari a 8x12 m2 e altezza totale pari a 3,2 m.

Le strutture interne hanno le seguenti colorazioni:

soffitto: vernice avorio;

pareti: azzurro cielo.

Il coefficiente di riflessione del pavimento è pari al 20%.

Si effettui:

scelta del tipo di lampade;

si determini il numero di apparecchi illuminanti da installare

si indichi una possibile disposizione delle lampade.



Esercitazione

n. 17

ILLUMINAZIONE

VERIFICA CON IL METODO PUNTO PER PUNTO

Per l’illuminazione di un locale

sono state utilizzati apparecchi

illuminanti dotati di lampade con

flusso luminoso pari a 7,5 klm. Il

solido fotometrico del centro

illuminante è riportato nella

figura a lato (intensità luminosa

in cd/klm).

Le lampade sono montate con

un'altezza di sospensione di 3 m

sopra il piano di lavoro e

disposte in ambiente come

riportato nella pianta di seguito

riportata.

L'impianto deve essere in grado

di soddisfare una richiesta di

illuminamento pari a 400 lux.

Si effettui la verifica

dell'impianto attraverso:

1. verifica del valore di illuminamento richiesto;

2. rapporti Emin/Emax e Emin/Emed.

1,5 3 1,5

12

1



Esercitazione

n. 18

ILLUMINAZIONE

VALUTAZIONE ECONOMICA INTERVENTO DI EFFICIENTAMENTO ENERGETICO

Si valuti dal punto di vista economico la possibilità di sostituire le lampade esistenti di un

edificio industriale con componenti aventi maggiore efficienza energetica.

Dati generali

φ = 200.000 lm

N = 40 lampade

hf = 2.000 h/a

cE = 0,18 €/kWh

Situazione esistente: lampade a vapori di mercurio a bassa pressione

µ = 70 lm/W

cS = 20 €/lampada

MTTF = 8.000 h

Intervento proposto: lampade a LED

µ' = 160 lm/W

cI = 200 €/lampada

cS' = 25 €/lampada

MTTF' = 50.000 h

Valutare Pay Back Period e Valore Attuale Netto a 10 anni (i = 5%).

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