Ingegneria Biomedica
Cod 108607
- Laurea triennale
- 3 anni
- 180 CFU
- L-8 R / L-9 R
ING-IND/08
Elementi di macchine a fluido per l’ingegneria clinica
Codice: 20810361
Scheda insegnamento
- Anno Accademico di erogazione
- 2026/2027
- Corso di studi
- Ingegneria Biomedica
- Periodo di erogazione
- Primo semestre
- CFU
- 6 CFU
- Lingua
- Italiano
- SSD
- ING-IND/08
Scopri il programma didattico
Programma, testi adottati e modalità d’esame sono quelli pubblicati dai docenti per l’anno accademico 2026/2027. L’insegnamento è diviso in canali: ogni canale ha il suo programma.
- Docente
- Ambra Giovannelli
- Curriculum
- L-8 - Apparati, Tecnologie, Processi (ATP)
- Anno di corso
- 2
- Periodo
- Primo semestre
- Ore
- 48
- CUIN
- 260002786
Programma
• Macchine e Apparati di scambio termico: Classificazione
• Richiami sui sistemi e le unità di misura
• Classificazione dei fluidi e principali caratteristiche: fluidi incomprimibili e comprimibili (liquidi, vapori, coesistenza di più fasi, gas perfetti e reali), stato e trasformazioni dei fluidi, varianza, equazioni di stato.
• Forze agenti su un sistema fluido: forze di massa, forze di superficie.
• Il concetto di viscosità. Fluidi viscosi newtoniani e fluidi non newtoniani. Cenni relativi alle caratteristiche reologiche e al comportamento non newtoniano del sangue.
• Definizioni di moto laminare e moto turbolento. Definizione ed importanza del numero di Reynolds. Moto permanente: calcolo delle perdite di carico distribuite e concentrate. Applicazioni: calcolo della portata in presenza di perdite di carico ripartite e localizzate.
• Principi termodinamici: conservazione, equivalenza ed evoluzione di un sistema termodinamico
- Conservazione dell’energia
- Irreversibilità in un sistema
• Trasformazioni termodinamiche: piani di raffigurazione, trasformazioni notevoli (adiabatica, isoterma, isoentalpica, isobara, isocora, politropica), valutazione delle grandezze termodinamiche, lavori e calori.
• Trasformazioni di compressione ed espansione: adiabatiche ideali e reali
• Equazioni cardinali dell’efflusso: continuità, conservazione della quantità di moto e del momento della quantità di moto, conservazione dell’energia, entropia
• Applicazione dei principi fluidodinamici e termodinamici all’analisi delle macchine: casi notevoli
• Applicazione dei principi termodinamici all’analisi di apparati di scambio termico: casi notevoli
• Cavitazione: fenomenologia, Net Positive Suction Head (NPSH) dell’impianto, depressione dinamica totale della macchina, criteri di selezione delle macchine in relazione al fenomeno della cavitazione, valutazione del massimo battente idraulico.
• Cenni relativi ad impianti di produzione combinata di energia elettrica e termica e ad alcuni impianti meccanici al servizio delle strutture ospedaliere (es. impianti frigoriferi, impianti motori termici, impianti di cogenerazione e trigenerazione e impianti di ventilazione e climatizzazione comunemente impiegati nell’ambito delle strutture ospedaliere)
Prerequisiti
Conoscenze di base di analisi matematica e fisica generale
Testi adottati
Materiale a cura del docente
Bibliografia di riferimento
• R. D. Zucker, O. Biblarz, “Fundamentals of Gas Dynamics”, Ed. John Wiley & Sons
• Moran M., Shapiro H., Boettner D., Bailey M., FUNDAMENTALS OF ENGINEERING THERMODYNAMICS, Ed. Wiley
Modalità di erogazione
Didattica tradizionale in presenza
Modalità di frequenza
In presenza
Modalità di valutazione
La modalità di valutazione consta in una prova scritta contenente tre esercizi e tre domande aperte di carattere teorico.
Prove previste
- Prova scritta
- Docente
- Ambra Giovannelli
- Curriculum
- L-9 - Apparati, Tecnologie, Processi (ATP)
- Anno di corso
- 2
- Periodo
- Primo semestre
- Ore
- 48
- CUIN
- 260002808
Programma
• Macchine e Apparati di scambio termico: Classificazione
• Richiami sui sistemi e le unità di misura
• Classificazione dei fluidi e principali caratteristiche: fluidi incomprimibili e comprimibili (liquidi, vapori, coesistenza di più fasi, gas perfetti e reali), stato e trasformazioni dei fluidi, varianza, equazioni di stato.
• Forze agenti su un sistema fluido: forze di massa, forze di superficie.
• Il concetto di viscosità. Fluidi viscosi newtoniani e fluidi non newtoniani. Cenni relativi alle caratteristiche reologiche e al comportamento non newtoniano del sangue.
• Definizioni di moto laminare e moto turbolento. Definizione ed importanza del numero di Reynolds. Moto permanente: calcolo delle perdite di carico distribuite e concentrate. Applicazioni: calcolo della portata in presenza di perdite di carico ripartite e localizzate.
• Principi termodinamici: conservazione, equivalenza ed evoluzione di un sistema termodinamico
- Conservazione dell’energia
- Irreversibilità in un sistema
• Trasformazioni termodinamiche: piani di raffigurazione, trasformazioni notevoli (adiabatica, isoterma, isoentalpica, isobara, isocora, politropica), valutazione delle grandezze termodinamiche, lavori e calori.
• Trasformazioni di compressione ed espansione: adiabatiche ideali e reali
• Equazioni cardinali dell’efflusso: continuità, conservazione della quantità di moto e del momento della quantità di moto, conservazione dell’energia, entropia
• Applicazione dei principi fluidodinamici e termodinamici all’analisi delle macchine: casi notevoli
• Applicazione dei principi termodinamici all’analisi di apparati di scambio termico: casi notevoli
• Cavitazione: fenomenologia, Net Positive Suction Head (NPSH) dell’impianto, depressione dinamica totale della macchina, criteri di selezione delle macchine in relazione al fenomeno della cavitazione, valutazione del massimo battente idraulico.
• Cenni relativi ad impianti di produzione combinata di energia elettrica e termica e ad alcuni impianti meccanici al servizio delle strutture ospedaliere (es. impianti frigoriferi, impianti motori termici, impianti di cogenerazione e trigenerazione e impianti di ventilazione e climatizzazione comunemente impiegati nell’ambito delle strutture ospedaliere)
Prerequisiti
Conoscenze di base di analisi matematica e fisica generale
Testi adottati
Materiale a cura del docente
Bibliografia di riferimento
• R. D. Zucker, O. Biblarz, “Fundamentals of Gas Dynamics”, Ed. John Wiley & Sons
• Moran M., Shapiro H., Boettner D., Bailey M., FUNDAMENTALS OF ENGINEERING THERMODYNAMICS, Ed. Wiley
Modalità di erogazione
Didattica tradizionale in presenza
Modalità di frequenza
In presenza
Modalità di valutazione
La modalità di valutazione consta in una prova scritta contenente tre esercizi e tre domande aperte di carattere teorico.
Prove previste
- Prova scritta
Esplora gli obiettivi dell’insegnamento
Ambito disciplinare: Attività formative affini o integrative
Il corso ha lo scopo di richiamare ed integrare concetti fondamentali della termodinamica e della fluidodinamica e di fornire metodi per trasferire tali contenuti scientifici teorici in strumenti idonei alla descrizione del funzionamento delle macchine a fluido. Con riferimento all’ambito clinico, lo studente si confronterà con le principali applicazioni relative alle macchine a fluido (es. circolazione, ventilazione, dialisi) e acquisirà la capacità di selezionare ed analizzare macchine per applicazioni biomedicali tenendo conto delle principali specifiche tecniche.
Risultati di apprendimento attesi — Ambra Giovannelli
Il corso ha lo scopo di richiamare ed integrare concetti fondamentali della termodinamica e della fluidodinamica e di fornire metodi per trasformare i contenuti scientifici teorici in strumenti idonei alla descrizione del funzionamento delle macchine a fluido e degli impianti a servizio delle strutture ospedaliere..
Risultati di apprendimento attesi — Ambra Giovannelli
Il corso ha lo scopo di richiamare ed integrare concetti fondamentali della termodinamica e della fluidodinamica e di fornire metodi per trasformare i contenuti scientifici teorici in strumenti idonei alla descrizione del funzionamento delle macchine a fluido e degli impianti a servizio delle strutture ospedaliere..
Obiettivi di sostenibilità
- 3 Salute e benessere
- 7 Energia pulita e accessibile
- 11 Città e comunità sostenibili
- 6 Acqua pulita e servizi igienico-sanitari
- 8 Lavoro dignitoso e crescita economica
- 4 Istruzione di qualità
- 9 Imprese, innovazione e infrastrutture
- 12 Consumo e produzione responsabili
- 16 Pace, giustizia e istituzioni solide
- 13 Lotta contro il cambiamento climatico
Esempi di domande d’esame
Ambra Giovannelli
Domande inerenti il programma del corso
Ambra Giovannelli
Domande inerenti il programma del corso