Prova pratica 16.12.2014 SEZIONE A Architettura e ...Esami di stato per l'abilitazione all'esercizio della professione di Ingegnere II sessione anno 2014 Prova pratica – 16.12.2014

Esami di stato per l'abilitazione all'esercizio della professione di Ingegnere

II sessione anno 2014

Prova pratica – 16.12.2014

SEZIONE A – Settore civile e ambientale

4/S – Architettura e ingegneria edile

LM-23, 28/S – Ingegneria civile

Tema 1 – Progetto di una passerella strallata

Si consideri una passerella pedonale lunga 2L e dotata di due stralli, fissati ad una altezza H rispetto al piano

di impalcato. In prima approssimazione, si consideri un problema piano simmetrico, caricato

simmetricamente dal carico uniforme costante q, e si adotti lo schema statico che segue.

Per semplicità e con ottima approssimazione, si consideri il punto A' coincidente con il punto A'' e

l'impalcato A''DB inestensibile.

Il Candidato discuta il ruolo dei parametri progettuali, svolgendo i punti di seguito indicati, con esplicito

riferimento ad essi.

In prima istanza, si consideri il punto C di collegamento dello strallo con il pilone come fisso e lo strallo CD

inestensibile.

1. Si determini il momento flettente iperstatico applicato in B al variare della posizione del punto D di sospensione dell'impalcato, posto a distanza ξL da A'', essendo 0 < ξ < 1;

2. Si tracci l'andamento qualitativo delle caratteristiche della sollecitazione N, T, M per due valori di ξ caratteristici;

3. Si determini il valore di ξ in modo da ottenere una condizione di minima sollecitazione flettente

q

A' A''

L

ξL

B

C

H

D




nell'impalcato e lo si denoti con χ;

4. Si verifichi l'impalcato rispetto al carico critico Euleriano nella condizione ξ=χ; 5. Sempre in tale condizione, si determinino le frequenze proprie dell'impalcato (si accetta di

considerare solo il tratto A''D con l'approssimazione di trave appoggiata)

In seconda istanza, si consideri la deformabilità del pilone A'C e dello strallo CD, il primo di modulo

elastico Ep e di momento di inerzia Ip, il secondo di sezione As e modulo elastico Es.

6. Si sostituisca il punto D con un vincolo cedevole elasticamente e per esso si indichi quanto vale la rigidezza k in funzione dei parametri di rigidezza di pilone e strallo;

7. Si ridetermini il momento flettente iperstatico scambiato in B al variare della posizione del punto D di sospensione dell'impalcato, punto D ora cedevole elasticamente e posto a distanza ξL da A'', 0 < ξ

< 1;

8. Si tracci l'andamento qualitativo delle caratteristiche della sollecitazione N, T, M e lo si discuta al variare di ξ;

9. Si determini il valore di ξ in modo da ottenere una condizione di minima sollecitazione flettente nell'impalcato e lo si denoti con χ;

10. Si verifichi l'impalcato rispetto al carico critico Euleriano nella condizione ξ=χ.




Tema 2 – Intervento su edificio esistente

Si deve eseguire un’apertura in una parete di una struttura in muratura portante. L’edificio in oggetto è

rappresentato nelle piante, prospetti e nelle sezioni delle figure delle pagine seguenti. L’apertura è da

realizzarsi a piano terra, tra gli ambienti adibiti a “garage” e “cantina”, così da potere mettere in

comunicazione l'autorimessa con l’abitazione. L’apertura dovrà essere di 100 cm netti. Il candidato:

1) definisca il tipo di intervento strutturale associato all’opera in oggetto, considerando le tipologie presenti nel Capitolo 8 delle Norme Tecniche per le Costruzioni (DM 14-01-2008); valuti la necessità di introdurre una cerchiatura (ad esempio metallica) e la dimensioni coerentemente con il tipo di intervento individuato. In tal contesto si richiede di effettuare il dimensionamento degli elementi strutturali formanti la cerchiatura, le verifiche nei confronti dell’azione sismica, il progetto/verifica delle connessioni tra gli elementi e con la fondazione. Esegua infine disegni di quanto progettato e si soffermi sui dettagli costruttivi che ritiene più significativi.

2) Effettui una valutazione della sicurezza nei confronti dell’azione sismica della struttura nel suo insieme, mediante metodi semplificati. A titolo di esempio, si può fare riferimento alla definizione di “edificio semplice” secondo la normativa vigente, ad una valutazione tipo “LV1” presente nelle “Linee guida per la valutazione e la riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme tecniche per le costruzioni” o ad altri metodi o criteri, purché se ne definisca il percorso logico.

L’edificio è stato realizzato negli anni ’90, presenta struttura in muratura eseguita con blocchi in laterizio e

malta di buona qualità di spessore pari a 30 cm. Esternamente è presente un cappotto, ottenendo così una

parete di spessore totale pari a 40 cm. Sono presenti solai di piano e di copertura in laterocemento 20+5 con

soletta collaborante e sono presenti cordoli sulle murature. Uno schema dei solai per l’analisi dei carichi è

riportato nei fogli successivi. Per quanto riguarda le azioni sismiche, si consideri che la struttura abbia vita

nominale di 50 anni e sia edificata su suolo di tipo “C”. I parametri del sisma per i vari stati limite sono

riportati nella seguente tabella.

SLATO

LIMITE

TR ag Fo TC*

[anni] [g] [-] [s]

SLD 50 0.050 2.48 0.27

SLV 475 0.163 2.50 0,27

Ogni altro dato mancante può essere ipotizzato dal candidato considerando valori tipici per l’epoca della

costruzione o per la zona di costruzione dell’edificio o, in alternativa, assunto dal candidato previa

giustificazione.




A

A

40

Cantina

115

40

40

Garage

Cucina

WC

40 470 30 715 40

170

10

340

120

440

120

275

520

30

520

40

310 280 120 200 120 150

40

380

80

60

30

520

Soggiorno

Pranzo

1150

195

40

120

440

120

275

520

30

520

40

40 90 40 90

1295

40 470 30 715 40

90 151 90 350 90 150115

115 90 110 90 310 40

520

520

30

220 10 48530

PIANTA PIANO TERRA

310

270

1295

1150

195

40




285

40

30520 520 4040

340170

45

100

17

18

4024

61

40

285 140

45

+0.00

+3.25

-0.05

265

SEZIONE A-A285

613

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16




40 470 30 40

170

10

340

120

440

120

275

520

30

520

40

120 375 120 200 120 150

1150

195

40

120

440

120

275

520

30

520

40

220 495 40

520

520

30

220 10 48530

40

40

210

1295

40 470 30 715 40

280 90 350 90 150245 90

10 210 10 385

Camera 2

Camera 3

WC

Camera 4

Camera 1

Armadi

100

380

80

100

80

430

A

A

PIANTA PIANO PRIMO

220

1295

1150

195

40




PROSPETTO SUD




A

A

ORDITURA SOLAIO

1295

1150

195

40

40 470 30 40

120

440

120

275

520

30

520

40

120 375 120 200 120 150

1150

195

40

120

440

120

275

520

30

520

40

210

1295

40 470 30 715 40

280 90 350 90 150245 90

100 10 210 10 385




SEZIONE A – Settore civile e ambientale

LM-35, 38/S – Ingegneria per l’ambiente e il territorio

Tema 1 – Isolamento laterale delle acque sotterranee Nelle acque sotterranee di un acquifero superficiale è stata riscontrata una concentrazione C0 di un certo contaminante ritenuta non accettabile. Per mitigare la migrazione di questo contaminante si è deciso di costruire una barriera laterale. Usando i dati di progetto di seguito riportati:

a) determinare lo spessore della barriera in modo che a valle di essa sia assicurata una concentrazione Ce tale che Ce/C0 = 0.05;

b) stimare l’immorsamento della barriera nello strato impermeabile sottostante.

Conducibilità idraulica della barriera kd = 2∙10-8 cm/s Conducibilità idraulica dello strato impermeabile kv = 4∙10-7 cm/s

Porosità efficace della barriera e = 0.37 Coefficiente di diffusione molecolare della sostanza De = 5∙10-7 cm2/s

Per queste valutazioni il Candidato faccia le assunzioni che ritiene opportune motivandole e, qualora il metodo scelto lo richieda, si avvalga del diagramma sotto riportato.




Tema 2 – Intervento su edificio esistente

Si deve eseguire un’apertura in una parete di una struttura in muratura portante. L’edificio in oggetto è

rappresentato nelle piante, prospetti e nelle sezioni delle figure delle pagine seguenti. L’apertura è da

realizzarsi a piano terra, tra gli ambienti adibiti a “garage” e “cantina”, così da potere mettere in

comunicazione l'autorimessa con l’abitazione. L’apertura dovrà essere di 100 cm netti. Il candidato:

3) definisca il tipo di intervento strutturale associato all’opera in oggetto, considerando le tipologie presenti nel Capitolo 8 delle Norme Tecniche per le Costruzioni (DM 14-01-2008); valuti la necessità di introdurre una cerchiatura (ad esempio metallica) e la dimensioni coerentemente con il tipo di intervento individuato. In tal contesto si richiede di effettuare il dimensionamento degli elementi strutturali formanti la cerchiatura, le verifiche nei confronti dell’azione sismica, il progetto/verifica delle connessioni tra gli elementi e con la fondazione. Esegua infine disegni di quanto progettato e si soffermi sui dettagli costruttivi che ritiene più significativi.

4) Effettui una valutazione della sicurezza nei confronti dell’azione sismica della struttura nel suo insieme, mediante metodi semplificati. A titolo di esempio, si può fare riferimento alla definizione di “edificio semplice” secondo la normativa vigente, ad una valutazione tipo “LV1” presente nelle “Linee guida per la valutazione e la riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme tecniche per le costruzioni” o ad altri metodi o criteri, purché se ne definisca il percorso logico.

L’edificio è stato realizzato negli anni ’90, presenta struttura in muratura eseguita con blocchi in laterizio e

malta di buona qualità di spessore pari a 30 cm. Esternamente è presente un cappotto, ottenendo così una

parete di spessore totale pari a 40 cm. Sono presenti solai di piano e di copertura in laterocemento 20+5 con

soletta collaborante e sono presenti cordoli sulle murature. Uno schema dei solai per l’analisi dei carichi è

riportato nei fogli successivi. Per quanto riguarda le azioni sismiche, si consideri che la struttura abbia vita

nominale di 50 anni e sia edificata su suolo di tipo “C”. I parametri del sisma per i vari stati limite sono

riportati nella seguente tabella.

SLATO

LIMITE

TR ag Fo TC*

[anni] [g] [-] [s]

SLD 50 0.050 2.48 0.27

SLV 475 0.163 2.50 0,27

Ogni altro dato mancante può essere ipotizzato dal candidato considerando valori tipici per l’epoca della

costruzione o per la zona di costruzione dell’edificio o, in alternativa, assunto dal candidato previa

giustificazione.




A

A

40

Cantina

115

40

40

Garage

Cucina

WC

40 470 30 715 40

170

10

340

120

440

120

275

520

30

520

40

310 280 120 200 120 150

40

380

80

60

30

520

Soggiorno

Pranzo

1150

195

40

120

440

120

275

520

30

520

40

40 90 40 90

1295

40 470 30 715 40

90 151 90 350 90 150115

115 90 110 90 310 40

520

520

30

220 10 48530

PIANTA PIANO TERRA

310

270

1295

1150

195

40




285

40

30520 520 4040

340170

45

100

17

18

4024

61

40

285 140

45

+0.00

+3.25

-0.05

265

SEZIONE A-A285

613

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16




40 470 30 40

170

10

340

120

440

120

275

520

30

520

40

120 375 120 200 120 150

1150

195

40

120

440

120

275

520

30

520

40

220 495 40

520

520

30

220 10 48530

40

40

210

1295

40 470 30 715 40

280 90 350 90 150245 90

10 210 10 385

Camera 2

Camera 3

WC

Camera 4

Camera 1

Armadi

100

380

80

100

80

430

A

A

PIANTA PIANO PRIMO

220

1295

1150

195

40




PROSPETTO SUD




A

A

ORDITURA SOLAIO

1295

1150

195

40

40 470 30 40

120

440

120

275

520

30

520

40

120 375 120 200 120 150

1150

195

40

120

440

120

275

520

30

520

40

210

1295

40 470 30 715 40

280 90 350 90 150245 90

100 10 210 10 385




SEZIONE A – Settore industriale

LM-31 – Ingegneria gestionale

Tema 1 – Ciclo di Lavorazione trascinatore

In relazione al trascinatore rappresentato in figura il candidato analizzi il ciclo di fabbricazione:

MATERIALE: acciaio 39NiCrMo3. LOTTO: 200 pezzi.

Grezzo di partenza: indicare le dimensioni del grezzo di partenza ed il processo per il suo ottenimento.

Cartellino di lavorazione: compilare il cartellino di lavorazione: (tempi esclusi), con particolare attenzione

alla sequenza delle operazioni (tramite schizzi), alle macchine utilizzate, agli utensili da impiegarsi ed alle

eventuali attrezzature di riferimento e bloccaggio da utilizzare.

Scheda di analisi dell’operazione: compilare la scheda di analisi dell’operazione per la realizzazione della

cava anulare larga 9.5 mm in H7.

MACCHINE DISPONIBILI

M0 Segatrice/Troncatrice

M1 Tornio parallelo manuale da barra

M2 Fresatrice orizzontale 3 assi

M3 Fresatrice verticale CNC 3 assi

M4 Brocciatrice

M5 Fresatrice verticale 3 assi

M6 Trapano a colonna sensitivo

M7 Tornio parallelo CNC con utensili motorizzati

M8 Stozzatrice

M9 Rettificatrice




Tema 2 – Approvvigionamento di componenti

L'azienda Alfa deve valutare le politiche di approvvigionamento dei componenti del prodotto riportato in

figura 1. Si evidenzia che figura 1 riporta i differenti componenti del codice e le alternative proposte da

fornitori diversi. Ad esempio, i gruppi B e C, al variare del fornitore, cambiano anche alcune loro

caratteristiche.

20 mm




Figura 1: Prodotto di riferimento per il progetto

Tralasciando le differenze proposte da fornitori differenti, ma considerando una sola tipologia per ogni

gruppo di codici in alternativa, si richiede al candidato di:




Valutare i lotti economici di acquisto dei componenti, sapendo che i prodotti finiti assorbibili dal

mercato sono pari a 12.000 unità/anno, che i costi di emissione degli ordini son pari a 5 euro/ordine,

che il prezzo del prodotto finito è 424 euro e che i costi di stoccaggio sono pari a 7 [euro

/(pezzo*anno)]. Si riferiscano tali dati al prodotto finito. Per la valutazione della cardinalità dei

componenti nel prodotto finito si faccia riferimento a figura 1. Per la stima dei costi di stoccaggio,

pur consapevoli dell’errore che così si genera, si faccia riferimento a una parametrizzazione in

funzione della scala di figura 1 e della dimensione del componente che da essa si desume

- Valutare l’effetto sulle politiche di approvvigionamento di ciascun codice dello sconto riportato nel seguito: 2% ogni 100 pezzi acquistati

- Valutare la convenienza a produrre internamente i singoli componenti, sapendo che il costo di setup del prodotto finito è pari a 27 euro/pezzo e che il costo di produzione sarebbe di 375 euro/pezzo.

Analogamente alle considerazioni effettuate precedentemente, si stimino i costi dei singoli

componenti parametrizzandoli in funzione della dimensione

- Rappresentare graficamente l’andamento delle scorte nel tempo, conseguente alle politiche di approvvigionamento adottate

- Supponendo un ingombro del prodotto finito pari a: 224x260x300 (h), proporre un contenitore utilizzabile per la movimentazione interna e esterna e una disposizione dei prodotti all’interno del

contenitore. Lo stesso procedimento sia seguito per ogni codice per cui è stata studiata una politica di

approvvigionamento

- Facendo riferimento alle unità di movimentazione studiate, proporre il progetto di un’area di magazzino in grado di accogliere i diversi codici.

Nota. Per ogni dato mancante fare riferimento alle regole del buon progetto.





LM-33, 36/S – Ingegneria meccanica

Tema 1 – Dimensionamento di un compressore volumetrico alternativo monostadio.

Il candidato consideri il dimensionamento di massima di un compressore volumetrico alternativo

monostadio, normalmente utilizzato per comprimere aria aspirata in condizioni ambiente.

Sono assegnati i seguenti dati:

regime di rotazione, n = 1450 giri/min;

portata volumetrica, Q = 4 m3/min;

pressione di aspirazione, pa = 1 bar;

temperatura di aspirazione, Ta = 20 °C;

pressione di mandata, pm = 6 bar;

differenza di pressione necessaria per l’apertura della valvola di aspirazione, p’ = 0.1 bar;

differenza di pressione necessaria per l’apertura della valvola di mandata, p” = 0.1 bar;

coefficiente di spazio nocivo, m = 0.06;

esponente relativo alle trasformazioni reali politropiche di compressione e di espansione (pvn =

cost.), n = 1.3.

Si calcolino, nell’ordine richiesto, le seguenti grandezze e i seguenti parametri operativi e prestazionali del

compressore.

1) Rapporto di compressione.

2) Valori di pressione del fluido operatore (aria), in corrispondenza dei punti di riferimento del ciclo reale

di funzionamento.

3) Cilindrata utile.

4) Rendimento volumetrico.

5) Cilindrata geometrica e volume nocivo.

6) Valori di volume all’interno del cilindro del compressore, in corrispondenza dei punti di riferimento del

ciclo ideale di funzionamento.

7) Il lavoro necessario per azionare il compressore (riferito ad un singolo ciclo operativo), valutato,

rispettivamente, in condizioni ideali e reali di funzionamento.

8) La potenza necessaria per l’azionamento del compressore in condizioni reali di funzionamento.

In conclusione, si chiede al candidato di:




9) Proporre un dimensionamento plausibile per i principali parametri geometrici (corsa e alesaggio) del

manovellismo di spinta relativo al suddetto compressore volumetrico alternativo.

10) Calcolare il valore della velocità media del pistone del compressore, a partire dal dimensionamento del

manovellismo ottenuto al punto precedente.

11) Tracciare, in opportuna scala, sul diagramma di indicatore p-V, il ciclo ideale e il ciclo reale di

funzionamento del compressore.

12) Eseguire, infine, un disegno di massima del compressore volumetrico alternativo evidenziando, in

particolare, le caratteristiche costruttive dei principali componenti e gli ingombri complessivi della

macchina.

Nota: i quesiti del tema d’esame devono essere svolti nell’ordine proposto in questo testo.




Tema 2 – Ciclo di Lavorazione trascinatore

In relazione al trascinatore rappresentato in figura il candidato analizzi il ciclo di fabbricazione:

MATERIALE: acciaio 39NiCrMo3. LOTTO: 200 pezzi.

Grezzo di partenza: indicare le dimensioni del grezzo di partenza ed il processo per il suo ottenimento.

Cartellino di lavorazione: compilare il cartellino di lavorazione: (tempi esclusi), con particolare attenzione

alla sequenza delle operazioni (tramite schizzi), alle macchine utilizzate, agli utensili da impiegarsi ed alle

eventuali attrezzature di riferimento e bloccaggio da utilizzare.

Scheda di analisi dell’operazione: compilare la scheda di analisi dell’operazione per la realizzazione della

cava anulare larga 9.5 mm in H7.

MACCHINE DISPONIBILI

M0 Segatrice/Troncatrice

M1 Tornio parallelo manuale da barra

M2 Fresatrice orizzontale 3 assi

M3 Fresatrice verticale CNC 3 assi

M4 Brocciatrice

M5 Fresatrice verticale 3 assi

M6 Trapano a colonna sensitivo

M7 Tornio parallelo CNC con utensili motorizzati

M8 Stozzatrice

M9 Rettificatrice





LM-53, 61/S – Scienza e ingegneria dei materiali

Tema 1 – Progetto di una passerella strallata

Si consideri una passerella pedonale lunga 2L e dotata di due stralli, fissati ad una altezza H rispetto al piano

di impalcato. In prima approssimazione, si consideri un problema piano simmetrico, caricato

simmetricamente dal carico uniforme costante q, e si adotti lo schema statico che segue.

Per semplicità e con ottima approssimazione, si consideri il punto A' coincidente con il punto A'' e

l'impalcato A''DB inestensibile.

Il Candidato discuta il ruolo dei parametri progettuali, svolgendo i punti di seguito indicati, con esplicito

riferimento ad essi.

In prima istanza, si consideri il punto C di collegamento dello strallo con il pilone come fisso e lo strallo CD

inestensibile.

1. Si determini il momento flettente iperstatico applicato in B al variare della posizione del punto D di sospensione dell'impalcato, posto a distanza ξL da A'', essendo 0 < ξ < 1;

2. Si tracci l'andamento qualitativo delle caratteristiche della sollecitazione N, T, M per due valori di ξ caratteristici;


4. Si verifichi l'impalcato rispetto al carico critico Euleriano nella condizione ξ=χ;

q

A' A''

L

ξL

B

C

H

D




5. Sempre in tale condizione, si determinino le frequenze proprie dell'impalcato (si accetta di considerare solo il tratto A''D con l'approssimazione di trave appoggiata)

In seconda istanza, si consideri la deformabilità del pilone A'C e dello strallo CD, il primo di modulo

elastico Ep e di momento di inerzia Ip, il secondo di sezione As e modulo elastico Es.

6. Si sostituisca il punto D con un vincolo cedevole elasticamente e per esso si indichi quanto vale la rigidezza k in funzione dei parametri di rigidezza di pilone e strallo;

7. Si ridetermini il momento flettente iperstatico scambiato in B al variare della posizione del punto D di sospensione dell'impalcato, punto D ora cedevole elasticamente e posto a distanza ξL da A'', 0 < ξ

< 1;

8. Si tracci l'andamento qualitativo delle caratteristiche della sollecitazione N, T, M e lo si discuta al variare di ξ;


10. Si verifichi l'impalcato rispetto al carico critico Euleriano nella condizione ξ=χ.




Tema 2 – Cromatura galvanica

In un impianto di cromatura galvanica tradizionale (bagno di anidride cromica catalizzato con acido

solforico) vengono rivestito 10 alberi a geometria cilindrica (diametro 30mm, lunghezza 100mm, materiale

acciaio C40). Considerando che il bagno di deposizione è a base Cr6+ (CrO3) e che il cromo depositato avrà

densità 7.14 g cm-3 (PACr = 51.996 g mol-1), rispondere ai seguenti quesiti:

a) per quanto tempo occorre trattare gli alberi per ottenere un deposito di 200 μm lavorando in controllo

galvanostatico con una corrente di 240.0 A, considerando che il rendimento faradico del processo è pari al

18%?

b) considerando per questo particolare componente 60 A dm-2 come soglia di densità di corrente oltre la

quale la cromatura può mostrare difetti quali bruciature/crescita irregolare sugli spigoli, la deposizione

condotta al punto a) è da ritenersi eseguita correttamente da questo punto di vista? In caso contrario è

possibile proporre un nuovo valore di corrente da utilizzare per ottimizzare il processo?

c) quali reazioni parassite determinano la diminuzione di rendimento faradico ipotizzata al punto a)?

Considerando che tali reazioni parassite avvengono in maniera preponderante rispetto al processo di

riduzione del cromo (rendimento faradico 18%), i prodotti generati da queste reazioni influenzano in

qualche modo il trattamento o le proprietà del prodotto finito?

d) che caratteristiche avrà, in termini di resistenza a corrosione e resistenza ad usura, il rivestimento

ottenibile con il trattamento eseguito?

e) che considerazioni di tipo ambientale/ecologiche possono essere fatte riguardo al trattamento di cromatura

a base cromo esavalente? Dal punto di vista della sicurezza, come deve essere gestito un impianto di

cromatura galvanica a base cromo esavalente? E’ possibile proporre un trattamento in grado di conferire

proprietà di resistenza a corrosione e ad usura analoghe a quelle ipotizzate per la cromatura del punto a), ma

di più facile gestione a livello si sicurezza degli impianti e di minore impatto ambientale? Rispondere a

questa ultima domanda eseguendo anche opportune considerazioni economiche.

f) in che modo si consiglia di analizzare un componente quale l’albero rivestito secondo la procedura a) per

verificare la qualità del trattamento eseguito? Dettagliare la risposta indicando tipologie di prove proposte,

eventuale preparativa di provini e risultati attesi.




SEZIONE A – Settore dell’informazione

LM-18, 23/S – Informatica

Tema 1 – Gestione esiti esami in linguaggio C

Siano date le seguenti strutture dati, che rappresentano rispettivamente uno studente iscritto ad un corso di

laurea e l’esito di un suo esame: typedef struct {

char *nome;

char *cognome;

char * cod_fiscale;

int matricola; } tstudente;

typedef struct {

char *nome_esame;

int matricolastudente;

int voto;

char *dataesame;

char* note; } tesito;

Il software, nel suo insieme, dovrà consentire i controlli necessari alla segreteria studenti per l’ammissione

dei candidati alla discussione della tesi; tra gli altri, dovrà consentire il calcolo della media, il controllo delle

propedeuticità, il raggiungimento del numero di crediti, eccetera.

1. Il candidato descriva e modelli una più ampia base di dati inerente al problema in esame.

2. Si definiscano le strutture dati apposite per il salvataggio in memoria di un elenco di studenti e

dell’elenco degli esiti.

3. Si scriva una funzione per l’ordinamento dell’elenco degli esiti in base alla data d’esame. Prima di

procedere all’implementazione, il candidato definisca, in base alle proprie competenze, il prototipo

della funzione, la semantica di funzionamento e l’algoritmo di ordinamento più indicato.

4. Con riferimento alle strutture dati di cui sopra, il candidato scriva le funzioni di lettura e scrittura da

file di testo dell’elenco degli esiti. A tal fine, si definisca inizialmente il formato dei file e si tengano

in opportuna considerazione i possibili errori. I prototipi delle funzioni dovranno essere i seguenti:

tesito * loadFromFile (char* filename);

bool saveToFile (char* filename, tesito *esiti, int N);

5. Con particolare riferimento ai punti 2 e 3, il candidato discuta l’efficienza e la scalabilità delle

soluzioni adottate

Nota: il candidato può svolgere la prova anche usando come linguaggio di programmazione Java o c++. In

tal caso si richiede al candidato la coerente ridefinizione delle strutture dati e dei prototipi sopra riportati.




Tema 2 – Progettazione di un sistema di raccolta analisi e fruizione di servizi in un contesto IoT distribuito.

.

L'avvento di sensori con capacità di networking apre la strada a nuovi scenari per la realizzazione di servizi

innovativi. Si consideri una azienda che produce sensori di temperatura. L'azienda produce sensori in grado

di misurare grandezze quali temperatura, umidità, concentrazione di inquinanti, sia in ambienti interni che

all'esterno. Tali sensori possono essere dotati di capacità di networking (più o meno avanzate). La strategia

aziendale e' duplice:

1. Si offre agli utenti la possibilità di acquistare sensori o altri appliance per mettere sotto controllo il clima

in casa o nelle immediate vicinanze. Una volta installati e configurati (il processo di configurazione dovrà

essere il più semplice possibile), i sensori trasferiranno le loro rilevazioni a un data center remoto. Questo

data center offrirà agli utenti la possibilità di controllare da qualsiasi postazione i dati salienti del clima in

casa e nelle immediate vicinanze (accedendo ai dati dei propri sensori)

2. Si offre un servizio aggiuntivo con cui si accede a informazioni sul clima di tipo previsionale e aggregato

per area geografica usando come input i dati presi dalla rete di sensori accedendo al data center.

Sulla base delle proprie competenze si chiede al candidato di:

1. Definire il processo di raccolta dati dai sensori verso il data center, evidenziando tecnologie, protocolli,

topologie (ed eventualmente indicando la presenza di nodi intermedi che agiscono come gateway)

2. Definire la struttura dati usata per immagazzinare e mettere a disposizione i dati per l'erogazione dei

servizi

3. Definire il progetto del software per la raccolta dati e l'erogazione dei servizi

4. Definire e dimensionare l'infrastruttura di calcolo a supporto dei servizi

Dopo aver delineato una soluzione per i quattro punti sopra descritti, si chiede al candidato di sceglierne uno

e approfondirlo, definendo e confrontando le possibili scelte tecnologiche (possibilmente fornendo un'analisi

costi benefici) e procedendo a un progetto dettagliato di elementi software e strutture dati.





LM-29, 32/S – Ingegneria elettronica

Tema 1 – (Convertitore Switching)

+

-

DL

C RLT VOUTVIN

Considerare per il circuito in figura i seguenti parametri: componenti ideali, VIN = 12V, frequenza di

commutazione del segnale di controllo dello switch T pari a fs = 100KHz e duty cycle del 50%, resistenza di

carico RL = 10Ω, C = 100µF e L = 50µH.

Sotto queste condizioni si chiede di:

1) Identificare la tipologia di circuito e descriverne sinteticamente il funzionamento.

2) Calcolare la tensione di uscita VOUT e riportare in un grafico l’andamento delle correnti in L, C ed RL indicandone i valori nei punti principali.

3) Utilizzando un sensore di guadagno H(s)=1/4 e un generatore PWM con VM=2V per retroazionare il circuito, progettare un compensatore ad un polo ed uno zero in grado di garantire una frequenza di

taglio ft = 5KHz e margine di fase φ = 50 deg. Determinare inoltre, il massimo margine di fase

ottenibile.

4) Considerando una resistenza parassita dell’induttore RIND = 220mΩ, calcolare la tensione d’uscita VOUT e l’efficienza del circuito η = POUT/PIN, dove POUT è la potenza in uscita e PIN è la potenza in

ingresso al circuito.

5) Nel caso di tensione di accensione del diodo D pari a VD = 500mV, determinare il valore del duty cycle necessario per avere una tensione di uscita VOUT = 30V considerando il circuito in continuous

mode.

6) Ripetere il punto 2) nell’ipotesi di resistenza di carico RL = 220Ω mantenendo invariate tutte le altre specifiche di progetto. Descrivere sinteticamente come cambia il funzionamento del circuito con

questo nuovo valore della resistenza di carico.

Giustificare le risposte e i passaggi principali.




Tema 2 – Antenne La schema riportato in figura rappresenta un sistema di radiodiffusione televisiva mediante satellite in orbita

geostazionaria distante dalla superficie terrestre 36.000Km. Il segnale di banda B=40MHz viene trasmesso

nella tratta di uplink alla frequenza in quella di downlink alla frequenza . Sul

satellite, è presente un transponder che effettua una conversione di frequenza da a e un amplificatore

con guadagno in potenza e figura di rumore . La potenza irradiata dal satellite è pari a

. L’antenna parabolica collocata sul satellite, utilizzata sia per ricevere che per trasmettere, ha

un raggio , un’efficienza d’apertura o di bocca , una temperatura equivalente di rumore

ed una intensità di radiazione con . A terra i sistemi riceventi sono

dotati di antenna paraboliche di raggio , efficienza d’apertura e temperatura

equivalente di rumore . Per un corretto funzionamento, il ricevitore richiede all’uscita

dell’antenna un rapporto segnale rumore . Il sistema trasmittente TX di terra irradia in

segnale con una potenza ed un contributo di rumore trascurabile; è dotato di un’antenna

parabolica di raggio ed efficienza d’apertura . Per tutte le antenne si assuma un rendimento

.

Calcolare:

a) Il raggio dell’antenna del satellite per avere un EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) in

corrispondenza del ricevitore RX di 50dBW.

b) La densità di potenza in corrispondenza della stazioni riceventi RX e RX1 poste rispettivamente a 100km

e 1000km rispetto alla direzione di massima irradiazione dell’antenna satellitare.

c) La potenza del segnale ai morsetti d’uscita dell’antenna della stazione ricevente RX.

d) Il guadagno in potenza dell’amplificatore collocato sul satellite.

e) Il raggio dell’antenna della stazione trasmittente posta 100km dalla direzione di massima irradiazione

dell’antenna satellitare.

f) La potenza del segnale ed il rapporto segnale rumore all’uscita dell’antenna della stazione ricevente

RX1 nell’ipotesi che essa sia

identica a quella di RX.





LM-32, 35/S – Ingegneria informatica

Tema 1 – Modellistica e controllo di un braccio robotico a un grado di libertà

Si consideri lo schema di controllo in retroazione illustrato in Fig. 1. La funzione di trasferimento Si consideri lo schema di controllo in retroazione illustrato in Fig. 1. La

funzione di t rasferimento

G1(s) =20

s + 20

rappresenta la dinamica dell’at tuatore, G2(s) rappresenta il sistema da con-

trollare e R(s) rappresenta la funzione di t rasferimento del regolatore. I seg-

nali d(t), n(t) e r (t) rappresentano rispett ivamenteun disturbo sull’at tuazione,

il rumore di misura e il setpoint desiderato per l’uscita y(t). I l sistema da

controllare è rappresentato in Fig. 2 ed è cost ituito da una massa M = 1

Kg, una molla lineare con rigidezza H = 10 N/ m e uno smorzatore con

coefficiente di smorzamento B = 2 Ns/ m. La massa è at tuata con una forza

f (t) e la posizione è indicata con y(t).

R(s) G1(s) G2(s)

d(t)n(t)

r(t) y(t)+ +

+ +-

-f(t)a(t)u(t)

Figure 1: Schema di Controllo in Retroazione

M

H By(t)

y=0

f(t)

Figure 2: L’impianto.

1. Si calcoli la funzione di t rasferimento G2(s) considerando come in-

gresso la forza f (t) e come uscita la posizione y(t).

Sia R(s) = K un controllore proporzionale con guadagno K > 0 e si consid-

erino n(t) = d(t) = 0.

1

rappresenta la dinamica dell’attuatore, G2(s) rappresenta il sistema da controllare e R(s) rappresenta la

funzione di trasferimento del regolatore. I segnali d(t), n(t) e r(t) rappresentano rispettivamente un disturbo

sull’attuazione, il rumore di misura e il setpoint desiderato per l’uscita y(t). Il sistema da controllare è un

semplice robot a un grado di libertà, rappresentato in Fig. 2. Il robot è costituito da un corpo rigido nel piano

xz vincolato a muoversi intorno all’origine da un giunto rotoidale. Il momento di inerzia del robot è

J=1Ns2/rad mentre il giunto è caratterizzato da un attrito viscoso di rotazione con coefficiente B=2Ns/rad e

da un richiamo elastico che può essere modellato con una molla rotazionale con un coefficiente H=10 N/rad.

Il robot è attuato con una coppia τ(t) e l’uscita y(t) è la posizione angolare del robot.

Si consideri lo schema di cont rollo in ret roazione illust rato in Fig. 1. La

funzione di t rasferimento

G1(s) =20

s + 20

rappresenta la dinamica dell’at tuatore, G2(s) rappresenta il sistema da con-

t rollare e R(s) rappresenta la funzione di t rasferimento del regolatore. I seg-

nali d(t), n(t) e r (t) rappresentano rispet t ivamenteun disturbo sull’at tuazione,

il rumore di misura e il setpoint desiderato per l’uscita y(t). I l sistema da

cont rollare è rappresentato in Fig. 2 ed è cost ituito da una massa M = 1

Kg, una molla lineare con rigidezza H = 10 N/ m e uno smorzatore con

coefficiente di smorzamento B = 2 Ns/ m. La massa è at tuata con una forza

f (t) e la posizione è indicata con y(t).

R(s) G1(s) G2(s)

d(t)n(t)

r(t) y(t)+ +

+ +-

-f(t)a(t)u(t)

Figure 1: Schema di Cont rollo in Retroazione

M

H By(t)

y=0

f(t)

Figure 2: L’impianto.

1. Si calcoli la funzione di t rasferimento G2(s) considerando come in-

gresso la forza f (t) e come uscita la posizione y(t).

Sia R(s) = K un controllore proporzionale con guadagno K > 0 e si consid-

erino n(t) = d(t) = 0.

1

Figura 1: Schema di Controllo in Retroazione

Figura 2: Il robot a un grado di libertà




1. Si calcoli la funzione di trasferimento G2(s) considerando come ingresso la coppia τ (t) e come uscita

la posizione angolare y(t).

2. Si trovi una rappresentazione minima ingresso-stato-uscita del robot a un grado di libertà e si analizzino la controllabilità e l’osservabilità del sistema.

3. Si disegni uno stimatore asintotico dello stato per il robot a un grado di libertà.

Si progetti un regolatore R(s) per soddisfare le seguenti specifiche:

errore a regime nullo in presenza di ingresso di riferimento r(t) e di disturbo d(t) a gradino

Massima sovraelongazione percentuale della risposa al gradino di riferimento r(t) inferiore al 10%

Tempo di assestamento al 5% della risposta al gradino di riferimento r(t) minore o uguale a 6 secondi.

con riferimento allo schema di controllo ottenuto

4. Si traccino i diagrammi di Bode e il diagramma di Nyquist del guadagno d’anello. Si determinino inoltre il margine di fase e il margine di ampiezza per il sistema chiuso in retroazione.

5. Si determini l’attenuazione (in modulo) di un disturbo periodico d(t) sull’uscita dato da d(t) = 3 sin(0.3t)

6. Si determini l’attenuazione (in modulo) di un rumore di misura n(t) dato da d(t) = 0.1 sin(300t)

7. Determinare l’uscita y(t) quando i segnali di riferimento, rumore e   disturbo valgono

rispettivamente r(t) = 5, n(t) = 0.3 sin(100t) e d(t)=e-3t




Tema 2 – Progettazione di un sistema di raccolta analisi e fruizione di servizi in un contesto IoT distribuito.

.

L'avvento di sensori con capacità di networking apre la strada a nuovi scenari per la realizzazione di servizi

innovativi. Si consideri una azienda che produce sensori di temperatura. L'azienda produce sensori in grado

di misurare grandezze quali temperatura, umidità, concentrazione di inquinanti, sia in ambienti interni che

all'esterno. Tali sensori possono essere dotati di capacità di networking (più o meno avanzate). La strategia

aziendale e' duplice:

1. Si offre agli utenti la possibilità di acquistare sensori o altri appliance per mettere sotto controllo il clima

in casa o nelle immediate vicinanze. Una volta installati e configurati (il processo di configurazione dovrà

essere il più semplice possibile), i sensori trasferiranno le loro rilevazioni a un data center remoto. Questo

data center offrirà agli utenti la possibilità di controllare da qualsiasi postazione i dati salienti del clima in

casa e nelle immediate vicinanze (accedendo ai dati dei propri sensori)

2. Si offre un servizio aggiuntivo con cui si accede a informazioni sul clima di tipo previsionale e aggregato

per area geografica usando come input i dati presi dalla rete di sensori accedendo al data center.

Sulla base delle proprie competenze si chiede al candidato di:

1. Definire il processo di raccolta dati dai sensori verso il data center, evidenziando tecnologie, protocolli,

topologie (ed eventualmente indicando la presenza di nodi intermedi che agiscono come gateway)

2. Definire la struttura dati usata per immagazzinare e mettere a disposizione i dati per l'erogazione dei

servizi

3. Definire il progetto del software per la raccolta dati e l'erogazione dei servizi

4. Definire e dimensionare l'infrastruttura di calcolo a supporto dei servizi

Dopo aver delineato una soluzione per i quattro punti sopra descritti, si chiede al candidato di sceglierne uno

e approfondirlo, definendo e confrontando le possibili scelte tecnologiche (possibilmente fornendo un'analisi

costi benefici) e procedendo a un progetto dettagliato di elementi software e strutture dati.

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Prova pratica 16.12.2014 SEZIONE A Architettura e ...Esami di stato per l'abilitazione all'esercizio della professione di Ingegnere II sessione anno 2014 Prova pratica – 16.12.2014