Curriculum - Il bel concorso

Curriculum scientifico e didattico di Franco Quaranta
Posizione accademica
Il candidato si è laureato con lode in Ingegneria Meccanica il 21/12/1981 nonché in
Ingegneria Navale e Meccanica, con lode il 19/12/1985
È Ricercatore dal 23/9/1991, confermato dal 23/9/1994, afferisce al SSD ING-IND 02 (ex
I01C)
Attività scientifica
• Sintesi dell’attività svolta
Al conseguimento della Laurea in Ingegneria Navale e Meccanica, dopo un adeguato
approfondimento delle conoscenze inerenti gli argomenti fondamentali dell’impiantistica
navale, ha iniziato a collaborare alle attività di ricerca - teorica ed applicata - attive in quel
campo; i primi risultati si sono avuti nel campo dell’individuazione di algoritmi di previsione
delle principali caratteristiche delle navi quali pesi ed ingombri dello scafo, dei motori, degli
allestimenti, ecc.
In cooperazione con Ricercatori dell’Istituto Motori del CNR, ha poi intrapreso una intensa
attività di ricerca su argomenti di tipo sperimentale che ha portato ad alcuni studi sulla
compatibilità tra i combustibili ed i lubrificanti utilizzati sui motori diesel 2T in uso nel
naviglio mercantile nonché sulle emissioni allo scarico dai motori diesel dedicati alla
propulsione navale. In collaborazione con alcuni dirigenti della Diesel Ricerche e della
Grandi Motori Trieste ha realizzato alcune indagini sul funzionamento dei motori marini ad
alto grado di sovralimentazione con particolare riferimento ai problemi che sorgono
durante le operazioni ai bassi carichi.
All’ingresso nel ruolo di Ricercatore, il candidato ha intrapreso da subito la via della ricerca
sperimentale – sempre seguita dalla analisi teorico-numerica dei dati raccolti –
consolidando i rapporti scientifici già intrapresi in precedenza; sono state così realizzate
svariate attività aventi per oggetto il monitoraggio dei sistemi energetici navali – in primis,
quelli propulsivi – e la misura ed analisi delle relative emissioni allo scarico. Alle
sperimentazioni realizzate sono seguite le analisi volte ad individuare i modelli fisici relativi
alle realtà studiate.
L’esperienza fatta sul campo e l’approfondimento delle conoscenze sulle condizioni reali di
funzionamento dei sistemi propulsivi ha permesso di individuare ed analizzare sistemi
alternativi proponibili per superare alcuni problemi specifici. È stato possibile, così,
perseguire un filone di studi che ha portato a concepire la soluzione ibrida diesel-elettrica
come risposta alle esigenze di riduzione di impatto ambientale per la navigazione in acque
interne e costiere; e la pertinenza della scelta fu dimostrata dal finanziamento da parte
CEE del progetto LIUTO (Low Impact Urban Transportation water Omnibus) che vide la
cooperazione internazionale del Dipartimento di Ingegneria Navale con l’Azienda di
trasporto veneziana ACTV, l‘lntermarine SpA della Spezia, l’istituto MARIN di Wageningen
(Olanda), la SCHOTTEL-Werft di Spay/Rhein (Germania) e la SWA-Schiffbau di Potsdam
(Germania).
Il progetto LIUTO ha avuto lo scopo di dimostrare la possibilità di contenere l’impatto
ambientale – sia quello atmosferico, sia quello idrodinamico – nel caso particolare della
navigazione lagunare; le risorse ottenute furono finalizzate parte al progetto ed alla
costruzione dell’imbarcazione (che è tutt’oggi in servizio nei canali di Venezia) e parte alla
verifica della riduzione dell’impatto ambientale raggiunta con in nuovo veicolo. Il candidato
è stato coinvolto sia negli aspetti progettuali relativi all’apparato di propulsione del veicolo,
sia nella definizione dell’originale sistema di misura adottato per dimostrare il
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raggiungimento dell’obiettivo posto di riduzione dell’inquinamento idrodinamico generato
dalle operazioni del vaporetto sulle banchine lagunari.
Successivamente, il candidato si è dedicato all’attività di monitoraggio degli impianti di
propulsione navale eseguendo, in cooperazione con alcuni colleghi del Dipartimento di
Ingegneria Navale e, all’esterno, con alcune Compagnie di navigazione, varie campagne
di prove al vero cui sono seguite alcune prove in vasca al fine di valutare la qualità
dell’operazione di previsione delle prestazioni del veicolo testato. Questa attività è stata
impostata e realizzata su veicoli veloci al fine di misurare le prestazioni effettive di apparati
di propulsione mossi da idrogetti, data la nota difficoltà di reperire dati significativi per
questo tipo di propulsore. Dal paragone tra le prove “full scale” e le risultanze in vasca è
stato possibile trarre delle conclusioni originali sull’efficienza della previsione delle
prestazioni.
Nell’ambito degli studi previsti dal progetto PRIN 2003, il candidato si è interessato della
messa a punto di strumenti analitici – tratti dall’analisi statistica effettuata sulla base di
diversi campioni – utili alla valutazione dei dati di primo progetto dei fast ferry.
• Lavori realizzati
L’attività descritta in sintesi ha permesso di realizzare i lavori che si analizzano nel seguito.
1)
A. Paciolla, F. Quaranta: "Sulla previsione del peso nave vuota", Studi Marittimi,
Anno X, n°32, dicembre 1987
Attraverso espressioni analitiche semplici tratte da regressioni lineari, per vari tipi di nave,
vengono forniti valori di previsione del peso della nave vuota in funzione dei parametri di
primo progetto come CB e v / L . Il valore di ∆o è riferito dapprima al dislocamento di
pieno carico e poi – al fine di migliorare la qualità di valori forniti – alla superficie
complessiva dello scafo, parametro generalmente non disponibile nella prima fase del
progetto ma apprezzato attra verso espressioni specializzate tratte dalla letteratura
disponibile.
2)
A. Campanile, A. Paciolla, F. Quaranta: "Una nuova presentazione della serie B di
Wageningen", La Tecnica Italiana, Anno LIV, n° 1, gennaio 1989
Viene proposta una presentazione alternativa delle caratteristiche delle eliche a 4 e 5 pale
della serie B-Wageningen; la differenza con quella originale consiste nell’aver adottato in
ascissa un valore del parametro Bu che include la potenza effettiva al posto di quella al
mozzo presente, per l’appunto, nella elaborazione originale. Questa rappresentazione
permette di rendere più veloce la determinazione dell’elica di rendimento ottimo partendo
dalla potenza effettiva in quanto evita le iterazioni che impongono l’ipotesi di un valore di
rendimento e la relativa verifica.
3)
G. Landri, A. Paciolla, F. Quaranta: "Combustibili e lubrificanti per motori diesel
marini: problematiche, normative, sperimentazioni", La Termotecnica, ottobre 1989
Vengono esposte le tematiche principali dell’uso dei combustibili pesanti nei motori diesel
navali 2T con lubrificazione separata e la loro azione in presenza di oli lubrificanti di
determinata composizione.
Viene presentata la sperimentazione in atto presso un impianto presente nell’Istituto
Motori del CNR di Napoli in cui possono essere bruciati combustibili pesanti e ne può
essere valutata l’interazione con i lubrificanti del cilindro, di apposita formulazione.
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4)
A. Paciolla, F. Quaranta: Sul peso dei motori diesel veloci per la propulsione del
naviglio minore, Napoli, Dipartimento di Ingegneria Navale dell'Università di Napoli,
1989
In prosecuzione del filone aperto con il lavoro 1), nell’intento di fornire valori preliminari dei
parametri coinvolti nella prima fase del progetto navale, si è esaminato un campione di
motori diesel destinati alla propulsione del naviglio minore. Il risultato è rappresentato
analiticamente da alcune espressioni – frutto dell’applicazione del metodo dei minimi
quadrati – che forniscono la previsione di peso dell’apparato motore in funzione dei
parametri che l’analisi di sensibilità preliminare aveva mostrato influenti: numero di cilindri,
alesaggio dei cilindri, potenza, corsa dei pistoni e numero di giri del motore.
5)
G. Landri, A. Paciolla, F. Quaranta: "Experimental investigations of the impact of
heavy fuel oil on marine diesel engine", Fourth International Symposium on Practical
Design of Ships and Mobile Units (PRADS) '89, Varna (Bulgaria) 23 ÷ 28 ottobre
1989
Vengono analizzati gli effetti nel campo navale delle crisi petrolifere che, tra gli anni ’70 ed
i primi ’80, avevano determinato cambiamenti radicali sulla produzione e distribuzione
dell’energia a livello mondiale; dopo aver descritto i profondi cambiamenti nella
composizione dei combustibili destinati alla propulsione navale ed i conseguenti sviluppi
tecnologici che i motori marini stavano subendo per adattarsi allo scenario energetico
profilatosi, viene fatto il punto sull’evoluzione della classificazione ISO-CIMAC emessa per
distillati e residui destinati all’uso marino.
Viene, inoltre descritta l’attività svolta in collaborazione con l’Istituto Motori del CNR di
Napoli volta a verificare la compatibilità tra i combustibili ed i lubrificanti destinati al cilindro
in motori marini 2T a lubrificazione separata. La lubrificazione “per punti” in uso nel motori
2T con testa croce permette di calibrare le caratteristiche - generalmente basiche - dell’olio
iniettato per neutralizzare l’acidità che si sviluppa in camera di combustione a causa delle
sostanze normalmente contenute nel combustibile e che non possono esserne allontanate
con la tecnologia corrente del trattamento del combustibile a bordo; la finalità di tutto ciò è
di neutralizzare l’acidità dell’ambiente che si crea durante la combustione e contenere,
così, l’aggressione alle parti meccaniche da parte dei composti acidi. A questo scopo, in
IM è stato realizzato un impianto capace di analizzare sperimentalmente la compatibilità di
ogni combustibile con ogni olio sottoposti a test simultaneamente; vengono, quindi,
presentate le attrezzature installate e suggerite procedure di test che permettano di creare
uno standard di riferimento nell’uso di combustibili e lubrificanti nel motore diesel 2T.
6)
T. Franca, F. Quaranta: Il prob lema dei b assi carichi nei motori diesel ad alto grado
di sovralimentazione per la propulsione navale, Napoli, Dipartimento di Ingegneria
Navale dell'Università di Napoli, 1989
In risposta alla fenomenologia rivelatasi tra i motori diesel ad alto grado di
sovralimentazione (specialmente i 4T) che hanno mostrato gravi problemi di esercizio ai
carichi parziali, i produttori di motori diesel hanno preso a studiare il problema per arginare
le drammatiche conseguenze dell’insorgere di fenomeni imprevisti. In cooperazione con la
Diesel Ricerche, è stato messo a punto e rappresentato un modello analitico semplice che
- sulla base di ipotesi semplificative ma accettabili - spiega i motivi dell’aumento
vertiginoso dei carichi termici al ridursi del numero di giri dei motori in presenza di rilevante
erogazione di coppia.
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7)
A. Paciolla, F. Quaranta: "On the choice of the high-speed diesel engines for the
propulsion of small vessels", CIMAC International Symposium On Small Diesel
Engines, Varsavia, 21 ÷ 22 maggio 1990 – presentato al simposio dal candidato
Il lavoro è frutto di una lunga indagine tesa a raccogliere i dati relativi a motori diesel veloci
destinati alla propulsione di piccole imbarcazioni, per sottoporli ad un’indagine statistica
finalizzata a fornire valori di pesi ed ingombri dei motori utili nella prima fase di progetto dei
natanti in questione. Per procedere nell’analisi, è stato realizzato un database
comprendente più di mille unità i cui dati sono stati raccolti partendo da riviste
specializzate e, in molti casi, ottenuti direttamente delle case produttrici, coinvolte
nell’operazione. Viene descritto il campione analizzato nelle sue caratteristiche principali –
e rappresentato in modo sintetico attraverso distribuzioni per cilindrata, potenza al volano,
numero di giri, ecc. – e vengono forniti i risultati dell’analisi di sensibilità, volta a
determinare i parametri più influenti, nonché quelli dell’analisi statistica in termini di
regressione poliesponenziale. Per ognuna delle variabili determinata statisticamente
(lunghezza, larghezza, altezza e peso del motore) viene descritta la procedura e gli
eventuali problemi incontrati unitamente alla soluzione adottata per giungere ad una
equazione di regressione significativa; vengono inoltre riportati la tabella dei coefficienti di
regressione e la diffusione dell’errore percentuale unitamente alla relativa curva di Gauss.
8)
F. Quaranta: La scelta ed il funzionamento del motore diesel per la propulsione
navale, Napoli: Dipartimento di Ingegneria Navale dell'Università di Napoli, 1992
Dopo un inquadramento generale del problema della propulsione navale, dei regimi tipici
sostenuti dagli AM dei vari tipi di nave e della rappresentazione dei parametri influenti sul
funzionamento, viene proposta un’indagine originale (basata su dati delle costruzioni
Fincantieri) che mostra l’influenza del tipo di propulsore adottato sulle caratteristiche di
“crash stop” della nave. Viene inoltre formalizzata una procedura per la definizione della
potenza al volano partendo da quella al mozzo ed in funzione dell’esercizio previsto per la
nave, vengono date indicazioni sui problemi di esercizio che potranno verificarsi con
motori diesel ad alto grado di sovralimentazione.
9)
G. Landri, A. Paciolla, A. Polletta, F. Quaranta: "The problem of exhaust emissions of
marine diesel engines", NAV 92, Genova, 7÷10 luglio 1992
Sulla spinta delle crescenti esigenze di contenimento dell’inquinamento da scarichi di MCI,
vengono analizzate le condizioni di carico dei motori navali e le relative emissioni. Nel
quadro delle regolamentazioni vigenti, vengono suggeriti i criteri base cui attenersi per
esportare nel campo navale quanto già è cogente in quello dell’autotrazione terrestre:
vengono così ipotizzati dei “test method” per la prova preliminare al banco dei motori
nonché le procedure che si possono attivare per il controllo delle emissioni dalle
imbarcazioni naviganti in acque interne o prossime alla costa e perciò destinate ad
influenzare il livello di inquinamento delle aree servite.
10) G. Landri, A. Paciolla, A. Polletta, F. Quaranta: "Environmental impact of exhaust
emissions of marine diesel engines", 2nd International Conference on
Fluidmechanics, Combustion, Emissions, and Reliability in Reciprocating Engines:
Capri, 14÷19 settembre 1992 – presentato alla conferenza dal candidato
Vengono focalizzati i vari aspetti delle emissioni allo scarico dai motori marini proponendo
un approccio che tenga nel giusto conto la grandissima varietà presente nella categoria
dal punto di vista delle potenze installate a bordo (che da pochi kW arriva fino alle decine
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di migliaia), della missione per cui la nave è stata realizzata, del carico ai motori principali;
fattori, tutti questi, che influenzano non poco tipologie e quantità degli emessi.
Dopo aver rappresentato i principali meccanismi di emissione e le nocività specifiche di
ogni sostanza presente nei gas di scarico, vengono descritte le principali modalità di
emissione in funzione del profilo di missione della nave e delle modalità di navigazione
mettendo in rilievo l’inevitabile impatto della navigazione di navi di grosso dislocamento in
prossimità di zone densamente abitate, del profilo di carico dei mezzi plananti, di tutte
quelle condizioni che pongono problemi di tutela ambientale dall’aggressione degli scarichi
dei motori marini.
Vengono poi rappresentati i sistemi adottabili nel campo navale per l’abbattimento delle
sostanze inquinanti allo scarico; tra esse, il sistema SCR (Selective Catalytic Reduction),
destinato ai motori di notevole potenza, di cui vengono prospettati gli aspetti tecnici
principali ed i costi in comparazione con altri sistemi aventi la medesima finalità di
riduzione degli emessi.
Viene, infine, effettuata una comparazione delle proposte del “ISO 8178 project” (“tentative
rule” della ISO sulle emissioni in campo marino) con altre proposte avanzate nel campo
nonché con il regolamento ECE/ONU 49, dir.88/77/CEC che contiene la modalità di prova
dei cosiddetti “13 modi” con i quali si tenta di simulare le emissioni di un motore con un
profilo di missione di tipo urbano. Dal paragone effettuato si forniscono raccomandazioni
utili per la formulazione della regolamentazione (di omologazione e di controllo) sulle
emissioni allo scarico nel campo navale.
11) F. Balsamo, A. Brighenti, G. Landri, A. Paciolla, F. Quaranta: "Experimentation and
measurements on the propulsion plant of a water bus in service on the ’Canal
Grande’ in Venice", CIMAC International Council on combustion engines, Varsavia
23-24 maggio 1994
Con questo lavoro inizia la descrizione di una lunga attività sperimentale basata su prove
“full scale” eseguite a bordo di navi durante il loro regolare servizio. Tra fine ’93 ed i primi
mesi del ’94 furono eseguite varie prove di prestazioni al vero su un vaporetto dell’ACTV –
la compagnia che gestisce il trasporto pubblico lagunare a Venezia – in regolare servizio
sulle linee che percorrono i canali interni e le acque limitrofe della laguna veneta. Tali
prove nascono dall’esigenza di avviare un filone di ricerca teso a monitorare il
funzionamento dell’AM di navi in esercizio in acque interne, al fine di valutare l’impatto
ambientale della loro presenza in zone densamente abitate e di proporre sistemi idonei al
contenimento, così come richiedono gli enti preposti alla formulazione di norme cogenti in
materia di emissioni allo scarico da MCI. La memoria - riferita a prove al vero eseguite su
un M/B dell’ACTV in condizioni dedicate ed in servizio di linea - analizza e sintetizza la
richiesta di potenza al motore principale durante il servizio sulla linea 1 ossia quella che –
attraversando il Canal Grande con fermate molto vicine tra loro - contiene il più alto
numero di “stop and go” e, pertanto, è esposta alle peggiori condizioni di funzionamento
dal punto di vista del consumo specifico di combustibile e di emissioni allo scarico.
Per introdurre la tematica delle emissioni allo scarico, si è simulata una emissione
standard partendo dal profilo di emissioni al vero e dalla conoscenza di quello – tratto dalle
prove al banco – di un motore simile a quello presente a bordo del vaporetto.
La memoria si conclude con una descrizione sommaria di sistemi alternativi - idonei alla
drastica riduzione di consumi specifici ed emissioni allo scarico - con una apertura sulle
sperimentazioni ed elaborazioni che saranno poi realizzate e rappresentate in tempi
successivi.
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12) F. Balsamo, A. Paciolla, F. Quaranta: Un sistema per la misura a b ordo dei parametri
caratteristici del funzionamento dell'apparato motore e della navigazione, Napoli,
Dipartimento di Ingegneria Navale, 1994
Viene schematizzato e descritto il sistema di acquisizione dati usato per effettuare le prove
al vero; vengono presentati alcuni esempi di prove in mare.
13) F. Balsamo, A. Brighenti, G. Landri, A. Paciolla, F. Quaranta: Sistema ib rido per
vaporetti: studio di pre-fattib ilità, Napoli: Istituto Motori del CNR (paper n. 94RR822),
1994
Nel lavoro - svolto in collaborazione con l’Istituto Motori del CNR e l’ACTV di Venezia viene presentata una serie di studi che portano alla valutazione della convenienza di
adottare un sistema di propulsione ibrido diesel-elettrico per la navigazione lagunare; di
tale sistema si esegue un vero e proprio studio di prefattibilità, accurato al punto da essere
sottoposto alla valutazione dell’ACTV per la realizza zione di un prototipo o la
trasformazione di un battello a propulsione elettrica già esistente.
Dopo l’analisi del sistema di misura adottato (che include la valutazione e la dichiarazione
degli errori di tutti gli elementi presenti nella catena di misura), sulla base di varie
campagne eseguite al vero su un M/B dell’ACTV, viene ricostruito il profilo di carico al
motore e viene individuata e quantizzata l’”irregolarità” dell’erogazione del momento
motore, fonte principale di sprechi energetici e, soprattutto, di emissioni allo scarico. Viene
poi dettagliata la specifica di un sistema ibrido diesel elettrico di cui si forniscono gli
schemi e caratteristiche di funzionamento; per stimare il possibile contenimento di
consumi ed emissioni, si applica il profilo di carico ricavato tramite le prove a bordo al
nuovo sistema, simulandone le risposte in termini di consumi ed emissioni. I risultati di
tutta l’elaborazione vengono riportati in un capitolo (posto all’inizio del lavoro) che
sintetizza le condizioni osservate al vero, ne analizza le criticità, introduce ai sistemi di
propulsione alternativi realizzabili con la tecnologia corrente, verifica l’opportunità di
un’applicazione ibrida proponendo una soluzione specifica e valutandone costi e benefici.
14) F. Balsamo, A. Brighenti, G. Landri, A. Paciolla, F. Quaranta: "The propulsion of
public transport vessels in coastal and inner waters: working data acquisition,
elaboration and study of alternative solutions" NAV 94, Roma, 5 - 7 ottobre 94 –
presentato alla conferenza dal candidato
Sulla base del lavoro 11), si descrive il risultato di altre – e più approfondite – campagne di
prove al vero eseguite sul vaporetto in servizio su linee interne ed esterne nella laguna
veneta; oltre all’analisi e sintesi dei risultati delle prove a bordo - che permettono la piena
valutazione del profilo di carico del motore principale - vengono descritte le prime prove
dirette di emissione che erano state eseguite contemporaneamente a quelle di numero di
giri e coppia (e quindi potenza) del motore di propulsione. Vengono, così, presentati dei
diagrammi che mostrano i rilasci nell’ambiente di NOx, THC e CO; questi ultimi
componenti sono stati rilevati adattando – in collaborazione con l’Azienda “TecnoTest” di
Sala Baganza (PR) – uno strumento destinato ai rilievi delle emissioni da motori per
autotrazione in modo da renderlo idoneo alle misure sui motori in studio. Vengono poi
paragonati i valori delle emissioni rilevate al vero con i limiti imposti dalle leggi vigenti nel
campo dell’autotrazione traendo l’evidente conclusione della mancata soddisfazione – per
molte condizioni d’esercizio – delle normative già esistenti nel campo del trasporto
pubblico urbano, di prossima attivazione anche per i MCI funzionanti in prossimità dei
centri abitati; e di conseguente necessità di studiare sistemi alternativi (che pure vengono
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proposti, almeno nelle linee generali) tesi a ridurre l’impatto ambientale del lavoro delle
imbarcazioni a motore in prossimità di zone densamente abitate.
15) F. Balsamo, A. Brighenti, G. Landri, A. Paciolla, F. Quaranta: "The propulsion of
coastal and inland water transportation vessels - Working data acquisition and
th
preliminary design of innovative systems to reduce pollutant emissions", CIMAC 21
International Congress on combustion engines, Interlaken, maggio 1995 - paper D75
– presentato al congresso dal candidato
Sulla scorta dei risultati del filone di ricerca esposto in 11) e 14), vengono riportate l’analisi
e la sintesi di ulteriori dati tratti dalle campagne di prove al vero eseguite in laguna e
vengono presentate alcune elaborazioni relative alle emissioni di NOx (sia in termini di
portata oraria che di emissione specifica). Vengono poi presentate alcune proposte di
soluzione ibrida diesel-elettrica per il vaporetto in studio e, sulla base dei profili di carico
misurati al vero, vengono presentati i risultati di una simulazione – eseguita su questo
nuovo impianto – di consumi specifici di combustibile e delle relative emissioni allo scarico.
Del sistema viene rappresentato il flusso temporale dell’energia durante le corse
(utilizzando i profili di carico misurati al vero) unitamente alla sintesi delle potenze erogate;
particolare attenzione viene riservata alla definizione dei cicli di carica e scarica delle
batterie i quali influenzano direttamente i rendimenti del sistema di propulsione e, con essi,
i livelli di consumi ottenibili.
Per dare una dimensione ai miglioramenti ottenibili, i risultati della simulazione vengono
posti a confronto con quelli ottenuti dalle prove al vero sul sistema tradizionale; viene così
dimostrato che, con l’adozione del sistema proposto, sebbene le riduzioni di consumi
specifici non siano di estremo rilievo, il contenimento delle emissioni allo scarico è di
proporzioni tali da giustificare le complicazioni derivanti dall’adozione di un sistema non
convenzionale.
16) F. Balsamo, A. Paciolla, F. Quaranta: "Monitoraggio ed elaborazione dati di bordo",
Tecnologie & Trasporti per il Mare - L’Automazione Navale, Anno XXVI, n° 10,
Novembre 1995, pp. 28 – 30
Viene presentato lo studio del funzionamento dei natanti destinati alla navigazione in
acque interne e costiere evidenziandone la criticità dal punto di vista dell’impatto
ambientale e proponendo le soluzioni alternative in fase di studio.
17) F. Balsamo, A. Paciolla, F. Quaranta: "L’acquisizione a bordo dei dati di propulsione
e di navigazione", La Termotecnica; Anno L, n° 3, Marzo 1996, pp. 65 – 72
Vengono presentati gli ultimi sviluppi nella composizione del sistema di acquisizione dati
utilizzato per le prove in mare e vengono riassunte le esperienze condotte al vero nonché
le ipotesi di sistemi alternativi ideati per risolvere il problema della riduzione dei consumi
specifici di combustibile e dell’inquinamento ambientale per la navigazione prossima ai
centri abitati. Vengono mostrati i risultati di alcune prove condotte con il sistema descritto
nonché – per la prima volta – i dati ricavati durante alcune campagne di prova eseguite sul
traghetto “Sibilla” della CaReMar in regolare servizio tra Napoli e le isole del golfo.
18) F. Balsamo, A. Brighenti, F. Quaranta: Apparato di propulsione ibrido - studio
preliminare del sistema, documento n.500012-REL-0000T001, progetto ECE LIUTO
(D.G. XXII), 13/1/97
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Lo studio, eseguito nell'ambito del progetto LIUTO, definisce i requisiti e le caratteristiche
di progetto di un sistema di generazione ibrida di energia da installare su vaporetti.
Destinato al sistema di propulsione del vaporetto LIUTO, esso permette di definire la
massa e le dimensioni di massima degli apparati principali necessari per il progetto
navale; l'obiettivo principale è stato focalizzato nella scelta del miglior compromesso tra
efficienza energetica e limitazione emissioni inquinanti, flessibilità operativa, di
allestimento e manutenibilità, costo del sistema. Dopo una breve discussione sui tipi di
sistemi ibridi disponibili, vengono sintetizzati i calcoli della domanda di potenza ed energia
per l'esecuzione delle missioni tipiche dei battelli in esame.
Vengono poi definiti in dettaglio la filosofia di esercizio e controllo del sistema, con l'ausilio
di schemi funzionali, il modello del sistema di produzione e trasformazione dell'energia e i
criteri di dimensionamento dei sottosistemi. Sono riportati in dettaglio la metodologia di
progetto seguita, i modelli di richiesta di potenza utilizzati, i modelli di accelerazione e
decelerazione di riferimento, le simulazioni dei profili di potenza dell’ibrido.
19) F. Balsamo, A. Paciolla, F. Quaranta: Preliminary considerations about the full scale
tests to determine the environmental impact of the present M/Bs and the LIUTO hull,
report DINLIUTO-WP42-1-V1, progetto ECE LIUTO (D.G. XXII), 11/7/97
Questo lavoro contiene tutte le considerazioni ed i calcoli preliminari alle attività da
svolgere nell’ambito del progetto LIUTO, WP 4.2. Esso si apre con l’inquadramento del
problema del “wake wash” sulle banchine lagunari e sugli studi già realizzati al riguardo; si
passa poi a descrivere le metodologie di prova che si intende effettuare e le relative
strumentazioni da realizzare allo scopo. Dall’analisi dei fenomeni da studiare, si traggono i
valori presumibili delle grandezze da misurare (campo di velocità dell’acqua ed altezza
dell’onda prodotta dalle perturbazioni generate dalla navigazione) e si fornisce il dettaglio
delle strumentazioni da usare per la misura.
20) F. Balsamo, A. Brighenti, S. Miranda, A. Paciolla, P. Pagan, C. Pensa, F. Quaranta:
"The contribution of DIN in the LIUTO European project", IMAM ‘97 - Istanbul,
novembre 1997
Vengono riassunti tutti gli studi condotti nel quadro del progetto LIUTO; e ciò sia
nell’inquadramento del problema e definizione dello scenario operativo, sia nel campo
della progettazione della carena, sia nella definizione e realizzazione del sistema di
valutazione dell’impatto idrodinamico dell’imbarcazione.
21) F. Balsamo, A. Paciolla, F. Quaranta: Final report on the preliminary full scale tests
carried out in Venice in July 1997, report DINLIUTO-WP42-5-V1, progetto ECE
LIUTO (D.G. XXII), 19/2/98
Nel luglio del 1997, nello scenario del progetto LIUTO, fu deciso di eseguire delle preprove
al vero in modo da testare il sistema di misura nelle condizioni in cui sarebbe poi stato
utilizzato durante le prove finali: prove in canale, con passaggio casuale di imbarcazioni;
prove in acque libere, con passaggio di un battello a disposizione; prove in prossimità di
un battello in manovra.
Nel lavoro viene descritta la metodologia utilizzata, vengono ripercorse le analisi
preliminari – che avevano portato alla messa a punto del sistema di misura – e vengono
descritti i risultati della campagna di prova eseguita.
Tali risultati vengono riportati sotto forma di velocità dell’acqua e di altezza d’onda
generata nelle varie condizioni di prova; per i casi in cui il M/B era a disposizione, vengono
altresì tracciate le rotte percorse e le distanze relative dai punti di misura predisposti.
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Alla fine vengono commentati e criticati gli assetti sperimentati e vengono proposte alcune
soluzioni alternative in vista della messa a punto finale del sistema di prova.
22) F. Balsamo, A. Paciolla, F. Quaranta: "A system for the experimental determination
of the hydrodynamic impact of M/B operating in Venice", PRADS ‘98, Den Haag,
settembre 1998, in Pratical Design of Ships and Mob ile Units, Elsevier Science –
presentato al congresso dal candidato
Il lavoro, inserito nel quadro delle attività previste dal progetto LIUTO, descrive la
metodologia seguita per valutare l’impatto idrodinamico del passaggio di un vaporetto sulle
strutture presenti sulle banchine veneziane e riporta le risultanze delle prove sperimentali.
La determinazione di tale impatto è stata realizzata misurando la velocità dell’acqua e
l’altezza d’onda generate dal passaggio di un vaporetto la cui rotta e velocità sono state
oggetto di misure con utilizzo di GPS.
Partendo dall’inquadramento del problema del deterioramento delle coste lagunari (e, più
specificamente, delle banchine dei canali veneziani) viene esposta la metodologia ideata e
seguita per realizzare le prove al vero; vengono poi rappresentati i risultati - ottenuti in fase
di postelaborazione dei dati raccolti e di loro sintesi - attraverso diagrammi temporali che
riportano le grandezze misurate. Vengono altresì esposte le varie questioni relative ai molti
aspetti sperimentali di cui si compongono tali tipi di prove, dal settaggio dei sensori, agli
azzeramenti, agli altri problemi di disturbo che è impossibile evitare del tutto in condizioni
di prova in zone dove la navigazione è estremamente intensa.
23) F. Balsamo, A. Paciolla, F. Quaranta: The calib ration of the sensors for the
measurement of the water velocity (part 1), report DINLIUTOsens, ECE LIUTO
progetto (D.G. XXII), 2/2/99
Viene descritta l’accurata serie di analisi compiute sul sensore attrezzato per i misuratori di
velocità destinati a definire il campo delle velocità generato nell’acqua dal passaggio della
carena; vengono riportati i risultati del test di accuratezza della misura ed in particolare di
quelli di isteresi, ripetibilità e linearità nella risposta dal sensore provato su un apparecchio
realizzato appositamente per simulare le condizioni di funzionamento al vero del sensore.
24) F. Balsamo, A. Paciolla, F. Quaranta: Final report on the full scale tests on the
environmental impact of the conventional M/B and the new LIUTO b oat, report Nº
DINLIUTO-WP42-F, progetto ECE LIUTO (D.G. XXII), 7/4/2000
In questo lavoro riassuntivo delle operazioni compiute nell’ambito del WP4.2 del progetto
LIUTO sono riportati delle prove finali di comparazione tra l’impatto idrodinamico del M/B
LIUTO e del vaporetto convenzionale. Prima di ciò vengono riportati gli aspetti
metodologici essenziali seguiti per realizzare correttamente le prove al vero; in particolare
vengono descritte le prove eseguite sulla strumentazione per rivelarne le caratteristiche
essenziali (come quelle di risonanza alle forzanti dovute al moto ondoso generato dai
passaggi dei battelli in prova) e validarne l’idoneità alla misura da realizzare.
Viene poi descritta tutta la preparazione della strumentazione e del sito di prova; la
presentazione dei risultati è sotto forma del tracciato di passaggio dei M/B e delle relative
velocità dell’acqua ed altezza dell’onda provocate.
25) F Balsamo, A.Paciolla, F. Quaranta: Some considerations about the comparison with
the present M/B LIUTO, internal report, June 2000
Curriculum scientifico e di dattic o di Franco Quaranta
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Si presentano e si discutono i principali risultati dei test al vero in termini di formazione
ondosa (definita dal relativo spettro energetico) e di profili delle velocità dell’acqua
perturbata dal passaggio della carena. Vengono riportati in forma sintetica i risultati delle
prove in comparazione tra la perturbazione complessiva generata dal passaggio del
vaporetto convenzionale e dell’imbarcazione innovativa.
26) F. Balsamo, S. Miranda, C. Pensa, F. Quaranta: "Full scale tests on a high speed
waterjet catamaran: monitoring and analysis of the working conditions, evaluation of
the ship - model correlation procedures"; IMAM 2002 - Rethimno (Creta - Grecia),
maggio 2002 – presentato al congresso dal candidato
Con questo lavoro inizia la descrizione un’attività di ricerca finanziata con fondi erogati
dalla Regione Campania ex lege 41/94 (a seguito della presentazione di un progetto di
ricerca di cui il candidato era responsabile scientifico) che ha portato all’analisi del
funzionamento ed alla definizione di alcune caratteristiche di navigazione di un
catamarano destinato al trasporto di passeggeri tra Napoli e le isole del golfo; oltre a
monitorizzare il funzionamento al vero dell’imbarcazione (condizione che fornisce
informazioni preziose per la gestione) si è arrivati a fornire le prime indicazioni concrete
circa il rendimento complessivo di propulsione, parametro di difficile valutazione quando la
propulsione è realizzata con idrogetti – come nel caso esaminato. La valutazione del
rendimento globale di propulsione ηp = PE/PD richiede la conoscenza della potenza al
mozzo e di quella effettiva; la prima delle due è stata ricavata dalle prove in mare (la
posizione dei sensori torsiometrici è tale da permettere proprio la valutazione di questo
parametro).
La definizione della potenza effettiva ha posto qualche problema in più dal momento che
non è praticamente possibile derivarla da prove al vero; disponendo di prove in vasca sul
modello in scala 1:13 – sebbene eseguite con dislocamento non uguale a quello proprio
dell’imbarcazione durante le prove al vero – si è potuto procedere alla valutazione per
estrapolazione del valore della potenza effetti va e, con essa, del rendimento globale di
propulsione. Naturalmente, per completare la valutazione della potenza effetti va, è stato
necessario apprezzare alcune sue componenti come la resistenza delle appendici e quella
d’aria; per la prima sono state riportati in percentuale i valori letti in vasca, per la
resistenza d’aria è stata utilizzata la formula di Hughes. I risultati così ottenuti sono stati
comparati con quelli disponibili per gli idrogetti in adozione alla nave studiata, mostrando
una sostanziale coerenza con essi e fornendo, in definitiva, un contributo originale alla
previsione della potenza nel caso di navi simili a quella oggetto della sperimentazione
presentata.
27) F. Balsamo, S. Miranda, C. Pensa, F. Quaranta: "Analisys of the operations of a
catamaran in service in the Neapolitan gulf; comparison between full scale trials and
towing tank tests"; FAST 2003 - Ischia (Napoli), ottobre 2003 – presentato al
congresso dal candidato
Proseguendo l’indagine descritta in 26), sono state realizzate altre serie di prove al vero
con rilievo accurato, oltre che dei parametri legati alla propulsione ed alla navigazione del
catamarano, anche di quelli – il dislocamento, in primis – che qualificano le condizioni di
navigazione. Ripetendo in vasca le condizioni di navigazione rilevate al vero, è stato
possibile ottenere, per trasferimento vasca-mare, un valore più accurato della potenza
effettiva P E e, con essa, del rendimento propulsivo globale. Il lavoro sintetizza tali
sperimentazioni, ne evidenzia le metodologie, compara i dati ricavati con quelli forniti dal
produttore dell’idrogetto e ne commenta le discrepanze.
Curriculum scientifico e di dattic o di Franco Quaranta
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28) F. Balsamo, F. Quaranta: "Le prove al vero del naviglio da diporto: procedure e
finalità"; SEA-MED 2004, Messina, 2 luglio 2004
Vengono analizzate nel dettaglio le tematiche relative alle prove al vero delle prestazioni
esaminando, per ciascuno dei parametri rilevati, le tecniche adottate, i problemi da
superare, le strumentazioni idonee. Dal momento che, per effettuare lo screening del
funzionamento di una imbarcazione, è necessario misurare anche grandezze come
dislocamento ed assetto, vengono fornite alcuni indicazioni – tratte dalla lunga esperienza
degli autori in materia di prove in mare – utili ad eseguire con successo queste operazioni.
Riguardo alle prove di potenza, poi, viene tratta la metodologia messa a punto per
superare il problema della misura della coppia attraverso strumentazioni basate su
applicazioni estensimetriche e vengono messe in rilievo tutte le tecniche adottate per
superare i molti problemi operativi che sorgono durante il rilievo. Vengono fornite, infine,
indicazioni operative per realizzare una serie completa di indagini sperimentali sul
funzionamento di una imbarcazione e per eseguire il monitoraggio continuo delle sue
prestazioni.
29) T. Coppola, A. Paciolla, F. Quaranta: "On the design of propulsion systems and hull
weight estimates for high-speed ferries"; 4th International Congress on Maritime
Technological Innovations and Research (ICMTIR) - Barcelona, 20 - 22 October
2004
Vengono riportate le risultanze di un’analisi statistica operata su database disponibili
presso il Dipartimento di Ingegneria Navale di Napoli dai quali vengono tratti dati utili alla
determinazione dei parametri delle navi veloci durante la fase di primo progetto. Vengono
analizzate le dipendenze di tali parametri da quelli relativi all’esercizio della nave (velocità
di avanzo, resistenza presumibile al moto, numero di Froude, ecc.) e, tenendo conto
dell’esperienza di Posdunine, vengono ricavate altre dipendenze statistiche utili ai fini di
migliorare la qualità delle previsioni eseguite. Ulteriori indicazioni utili al primo progetto
delle navi veloci sono fornite applicando una procedura originale che permette di stimare
in particolare il peso scafo: vengono fornite le relazioni approssimate per il calcolo delle
derivative presenti nell’equazioni ottenute con lo sviluppo in serie di Taylor. Infine,
vengono forniti i range – calcolati sempre per via statistica - dei coefficienti β presenti nelle
relazioni approssimate, validi per le monocarene (solo pax e car/pax).
A completamento delle previsioni di pesi ed ingombri, vengono presentati gli esiti di una
analisi di regressione operata su un vasto campione di motori diesel al fine di calcolare
pesi ed ingombri.
30) F. Balsamo, F. Quaranta: "Low emission propulsion plants for urban and coastal
transportation"; IMAM 2005 – Lisbona (Portogallo) - memoria accettata per la
presentazione al congresso che si terrà tra il 26 ed il 30 settembre 2005
Viene proposto il tema del trasporto pubblico in zone costiere o provviste di canali di
navigazione interna; per quei casi, nell’ottica di ridurre l’impatto ambientale del trasporto
pubblico urbano, si propone l’attivazione di linee di collegamento via costa o via canale
con servizio passeggeri. Per contenere l’impatto ambientale si propongono sistemi di
propulsione alternativi, capaci di ridurre consumi ed emissioni allo scarico; al fine di
proporre un’applicazione reale, in collegamento con uno studio simile tendente a
dimostrare l’applicabilità di una soluzione del genere per la città di Genova, è stato
simulato l’esercizio di un battello di linea utilizzando sia un sistema di propulsione
convenzionale, sia un sistema ibrido diesel-elettrico. Dal risultato del confronto si evince la
convenienza del sistema ibrido specialmente quando il grado di irregolarità del carico è più
Curriculum scientifico e di dattic o di Franco Quaranta
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elevato; si desume altresì come l’applicazione del sistema alternativo riduca le emissioni
nocive in maniera drastica.
31) T. Coppola, A. Paciolla, F. Quaranta: "On the problem of the machinery choice and
hull weight"; IMAM 2005 – Lisbona (Portogallo) - memoria accettata per la
presentazione al congresso che si terrà tra il 26 ed il 30 settembre 2005
In prosecuzione delle conclusioni tratte nel lavoro 29) è stata puntualizzata l’analisi del
database nei suoi aspetti principali sia per le monocarene sia per i catamarani (only pax e
car/pax per entrambe le tipologie di carena) e, quindi, la procedura per ottenere la stima
delle principali dimensioni dei fast ferry. È stato esteso il calcolo in serie di Taylor per la
determinazione del peso scafo, anche ai catamarani (only pax e car/pax) fornendo i relativi
coefficienti β delle relazioni approssimate. È stata messa a punto, inoltre, la procedura per
la determinazione dei pesi e degli ingombri dei motori ampliando il database con
l’immissione dei dati relativi alle turbine a gas ed effettuando le relative regressioni.
La collocazione editoriale dei lavori realizzati è la seguente:
-) 14 presentati a congressi internazionali
-) 1 presentato a congresso nazionale
-) 5 lavori pubblicati su riviste nazionali
-) 1 pubblicato dal CNR
-) 6 pubblicati nel quadro del progetto “LIUTO”
-) 4 pubblicazioni del Dipartimento di Ingegneria Navale
• Responsabilità di progetti di Ricerca
Il candidato è stato responsabile scientifico del progetto “Analisi energetica del
funzionamento di un mezzo veloce destinato al collegamento tra Napoli ed i porti dei
comuni rivieraschi” finanziato dalla Regione Campania ex lege 41/94 (annualità 1997 e
1998) per complessive £ 90.000.000, erogate tra il 2000 ed il 2002.
Ha partecipato (come “personale universitario dell’Università sede della ricerca”) a tutti i
progetti di ricerca nel campo dell’impiantistica navale finanziati nel Dipartimento di
Ingegneria Navale di Napoli.
Attività didattica
Il candidato è stato impegnato in attività didattiche sin dal suo ingresso in servizio nel
1991. Nel seguito, si sintetizzano le attività svolte in questo campo.
• Didattica integrativa e di supporto
Tra gli Anni Accademici 1991/92 e 1999/2000 ha partecipato attivamente alla didattica del
corso di “Impianti di Propulsione Navale” tenendo alcune lezioni integrative e di
esercitazione sui seguenti argomenti:
- definizione dei parametri in gioco nella propulsione navale, ricavo della potenza
propulsiva dagli strumenti analitici disponibili o con le prove di autopropulsione;
- curve di potenza di una nave e sua dipendenza dalle condizioni di navigazione e
propulsione;
- strumenti di rappresentazione dei parametri legati alla propulsione: diagrammi di
layout, per la scelta del motore primo, e di carico per la rappresentazione del
funzionamento; concetti di MCR e CMCR
Curriculum scientifico e di dattic o di Franco Quaranta
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- propulsione con eliche a passo fisso: diagramma di carico con e senza alternatoreasse;
- propulsione con eliche a passo variabile: diagramma di carico con e senza
alternatore-asse; caratteristiche di crash-stop
- il problema dei bassi carichi per motori ad alto grado di sovralimentazione: caso dei
motori 2T e 4T; metodi di contrasto ai fenomeni di innalzamento del carico termico.
Tra gli Anni Accademici 1994/95 e 1997/98 ha partecipato attivamente alla didattica del
corso di “Impianti Navali” tenendo alcune lezioni integrative e di esercitazione sui seguenti
argomenti:
- gli impianti per il trattamento a bordo dei combustibili: variazione negli anni della
composizione dei combustibili utilizzati e delle sostanze contenute in essi; effetti sui
motori di alcune sostanze ammesse alla combustione, metodi di contrasto utilizzati,
impianti adibiti al trattamento dei combustibili, presentazione di schemi reali;
- impianti di trattamento degli emessi allo scarico dai motori navali; emissioni dai
motori marini di piccolo taglio e metodi di abbattimento; la sperimentazione sui grandi
motori; i sistemi SCR.
Queste attività sono certificate dai registri delle lezioni regolarmente depositati alla fine di
ogni Corso dal docente ufficiale, prof. Antonio Paciolla, e vengono documentate
specificamente nella dichiarazione del docente stesso, presentata tra i documenti e titoli
utili ai fini della valutazione.
• Supplenze universitarie
Dall’Anno Accademico 1995/1996 il candidato è supplente, senza soluzione di continuità,
del Corso di “Apparecchiature e Strumenti di Bordo” – inserito come esame di indirizzo a
scelta al quinto anno del Corso di Laurea in Ingegneria Navale e Meccanica prima e
Ingegneria Navale poi – ed ha sviluppato il seguente programma:
- la navigazione: punto nave e posizione, metodi di definizione, la bussola magnetica,
la bussola giroscopica, elementi di geometria terrestre
- le onde E/M: modello ondulatorio, velocità, spettro elettromagnetico, polarizza zione,
potenza media, modalità di propagazione, caratteristiche degli strati dell’atmosfera
- radiotecnica: antenne, diagrammi di radiazione, isotropia, direzionalità,
omnidirezionalità, guadagno, antenna parabolica, trasmettitore, ricevitore, canali
radio, trasmissioni digitali;
- il radar: principio di funzionamento e tipologie, il radar nautico, frequenze,
propagazione delle microonde, visibilità, effetti della rifrazione atmosferica, logica del
radar ad impulsi, elementi, equazione radar, riflettori, radarfari, racon radar, sea
clutter, potere risolutore telemetrico e goniometrico, cautele nell’installazione a bordo
e nel contatto con le microonde;
- sistemi di navigazione satellitare: satelliti, orbite, velocità, orbite geostazionarie; il
GPS: caratteristiche segmenti, principio di funzionamento, errori, GPS differenziale;
sistemi INMARSAT, METEOSAT, risponditori SART, boe EPIRB e gli altri sistemi di
sicurezza previsti dal GMDSS;
- l’ecoscandaglio: caratteristiche, propagazione e velocità delle onde acustiche
nell’acqua, principio di funzionamento e schema, generatori del segnale,
installazione
- il radiogoniometro: principio di funzionamento, triangolazione con i radiofari e ricerca
navi in avaria, diagramma di radiazione, antenna di verso, errore di sito
- il solcometro: misura relativa ed assoluta della velocità della nave, i tipi in uso a
bordo; il solcometro di Pitot: equazione caratteristica, installazione
- principi di misura: i sistemi di misura automatici, sensori e trasduttori, accuratezza,
isteresi, linearità, ripetibilità ed altre caratteristiche delle misure.
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- pag.
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Come sussidi didattici per lo studio degli argomenti trattati nel Corso, ha indicato, i
seguenti testi:
- G. Carrera: Lezioni del Corso di Apparecchiature e Strumenti di Bordo (Rev. 2000),
DINAV, Genova
- M. J. Skolnik: Introduction to RADAR systems, MC Graw-Hill International Editions,
2001, ISBN 0-07-118189-X
- P. Monti: Tecniche radar navali, Calderini, 1981;
- G.J. Sonnenberg: Radar and electronic navigation, Butterworths, 1988;
- M. Vultaggio, G. Han: Sistemi di posizionamento a copertura globale, Istituto di
Navigazione "G. Simeon", I.U.N. Napoli, 1994;
- M. Vultaggio, A. Greco, G. Han: "Measurement of DGPS in the gulf of Naples", The
fourth International Conference on Differential Satellite Navigation Systems, Bergen,
1995;
- R.J. Urich: Principles of underwater sound, McGraw-Hill, 1983;
- P.C. Etter: Underwater acousting modeling, Elsevier Applied Sciences, 1991, ISBN 185166-528-5;
- Iachino: Girobussole, Istituto Idrografico della Marina, Genova, 1956;
- F. Balsamo: I sensori a bordo delle navi, a cura del DIN, Napoli, 1994;
- SOLAS Consolidated Edition, 1997, IMO, London;
- F. Quaranta: Principi di Navigazione, DIN, Napoli, 2002;
- F. Quaranta: Complementi di Apparecchiature e Strumenti di Bordo, DIN, Napoli, 2005.
I lavori oggetto degli ultimi due riferimenti sono scaricabili direttamente dal sito web del
candidato; gli altri sono disponibili nella Biblioteca del Dipartimento o in quella di Facoltà.
A completamento dei Corsi di Apparecchiature e Strumenti di Bordo, il candidato ha
organizzato seminari tenuti da esperti della produzione e delle tecniche radar al fine di
mettere gli studenti a diretto contatto con realtà di rilievo nel settore delle apparecchiature
di navigazione; inoltre, al termine di ogni Corso, gli studenti sono stati invitati ad una visita
a bordo – effettuata, generalmente, su navi di linea della Compagnia di Navigazione
“Tirrenia” – durante la quale hanno potuto prendere visione, spesso per la prima volta
durante la loro carriera universitaria, delle apparecchiature di coperta.
Queste attività hanno permesso agli studenti coinvolti (molti dei quali prossimi alla laurea)
di prendere i primi contatti con il mondo del lavoro e di vivere in prima persona alcuni
aspetti della realtà professionale nel campo dell’Ingegneria Navale in cui stanno per
inserirsi.
Dall’Anno Accademico 1998/1999 è supplente, senza soluzione di continuità, del Corso di
“Impianti Navali” – inserito come esame di indirizzo a scelta al quinto anno del Corso di
Laurea in Ingegneria Navale e Meccanica prima e Ingegneria Navale poi – ed ha
sviluppato il seguente programma:
- elementi di meccanica ed idraulica: le grandezze in gioco, equazioni caratteristiche
(isotropia della pressione, continuità, energia), pompe;
- impianti oleodinamici: caratteristiche generali, applicazioni tipiche, pressioni e
portate, costi d’impianto, schemi generali, pompe volumetriche, elementi del circuito,
centraline, presentazione schemi di circuiti reali, progetto dei circuiti e
proporzionamento delle sue parti;
- servizi di sentina, zavorra, antincendio: schemi, interconnessione, pompe, norme
SOLAS – RINa per l’impianto di sentina, elementi del circuito, presentazioni di
sistemi esistenti, progetto dell’impianto;
Curriculum scientifico e di dattic o di Franco Quaranta
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- bilanciamento dei traghetti: bilanciamento trasversale e longitudinale, schema e
pompe, operazioni, controllo, elementi del circuito e loro caratteristiche generali;
- protezione catodica: corrosione dello scafo e dei propulsori, fenomeni elettrochimici,
protezione con anodi sacrificali e con sistemi a correnti impresse;
- lavaggio delle cisterne: gas inerti, produzione, stoccaggio e distribuzione a bordo,
costo ed impiego, generatori a bassa ed alta pressione, combustibili utilizzati,
infiammabilità del gas di greggio, protezione, reinertizza zione e lavaggio delle
cisterne, “crude oil washing”, macchinette lavatrici;
- trattamento a bordo del combustibile: evoluzione dei combustibili in uso nel campo
navale, classificazioni, sistemi di trattamento, componenti, procedimento di
depurazione del combustibile, presentazione schemi reali, principi per il
proporzionamento del sistema.
Come sussidi didattici per lo studio degli argomenti trattati nel Corso, ha indicato, i
seguenti testi:
- R. L. Harrington: Marine Engineering, SNAME, 1992, ISBN 0-939773-10-4;
- O. Caocci: Macchine Marine, vol. 3, CEDAM Padova, 1984;
- R. Della Volpe, Macchine, Liguori, Napoli, 1994, ISBN 88-207-2317-4;
- U. Belladonna: Elementi di oleodinamica, Biblioteca Tecnica Hoepli, 2001, ISBN 88203-2838-0;
- H. Speich, A. Bucciarelli: Manuale di oleodinamica, tecniche nuove, 2002, ISBN 88-4811042-8;
- G. Landri, A. Paciolla, F. Quaranta: "Combustibili e lubrificanti per motori diesel marini:
problematiche, normative, sperimentazioni", La Termotecnica, ottobre 1989;
- F. Quaranta: Impianti per il trattamento a bordo del combustibile, Dipartimento di
Ingegneria Navale, Napoli, 1993;
- F. Quaranta, C. Sabatino: Elementi di calcolo degli impianti oleodinamici, Università di
Napoli "Federico II", 2003.
I lavori oggetto degli ultimi tre riferimenti sono scaricabili direttamente dal sito web del
candidato; gli altri sono disponibili nella Biblioteca del Dipartimento o in quella di Facoltà.
A completamento dei Corsi di Impianti Navali, il candidato ha organizzato seminari tenuti
da esperti della produzione e della gestione degli impianti tecnologici di bordo al fine di
mettere gli studenti a diretto contatto con realtà tecniche di rilievo nel settore degli impianti
navali; inoltre, al termine di ogni Corso, gli studenti sono stati invitati ad una visita a bordo
– effettuata, generalmente, su navi di linea della Compagnia di Navigazione “Tirrenia” –
durante la quale hanno potuto prendere visione, spesso per la prima volta durante la loro
carriera universitaria, degli impianti di bordo e del loro funzionamento.
Queste attività hanno permesso agli studenti coinvolti (molti dei quali prossimi alla laurea)
di prendere i primi contatti con il mondo del lavoro e di vivere in prima persona alcuni
aspetti della realtà professionale nel campo dell’Ingegneria Navale in cui stanno per
inserirsi; più di una volta, queste esperienze didattiche effettuate a margine del Corso
ufficiale hanno suggerito all’allievo di chiedere di poter realizzare la propria tesi su un
argomento impiantistico, approfondendo temi sentiti durante il Corso, raccontati da tecnici
intervenuti nei seminari ovvero a bordo durante la visita annuale.
Negli Anni Accademici 2003/2004 e 2004/2005 ha tenuto, per supplenza, il corso di
“Apparecchiature e Strumenti di Bordo” di 3 crediti, inserito come esame di indirizzo a
scelta al terzo anno del corso di studi in Ingegneria Navale del nuovo ordinamento.
Il programma eseguito è stato tratto da quello del Corso destinato agli allievi della Laurea
quinquennale, con alcune limitazioni nell’approfondimento della teoria delle onde E/M,
della radiopropagazione, dell’ecoscandaglio e del radiogoniometro. Anche per questi Corsi
Curriculum scientifico e di dattic o di Franco Quaranta
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sono stati tenuti seminari da parte di esperti esterni e sono state effettuate le visite annuali
a bordo, secondo le modalità riportate per l’analogo Corso tenuto nel quadro del
precedente ordinamento.
Negli Anni Accademici 2003/2004 e 2004/2005 ha tenuto, per supplenza, il corso di
“Tecnologia degli Impianti di Bordo”, modulo di 3 crediti del Corso di “Impianti Navali”,
inserito come esame obbligatorio al terzo anno del corso di studi in Ingegneria Navale del
nuovo ordinamento. Il modulo complementare è quello di “Gestione degli Impianti di
Bordo”, tenuto, negli stessi Anni Accademici, dal prof. Flavio Balsamo.
Il programma eseguito è tratto da quello del Corso destinato agli allievi della Laurea
quinquennale, privato degli aspetti di natura progettuale che gli allievi potranno
approfondire nel corso di “Progetto degli Impianti Navali”, previsto per il secondo anno
della Laurea Magistrale in Ingegneria Navale come esame di indirizzo a scelta. Anche per
questi Corsi sono stati tenuti seminari da parte di esperti esterni e sono state effettuate le
visite annuali a bordo, secondo le modalità riportate per l’analogo Corso tenuto nel quadro
del precedente ordinamento.
Complessivamente, il candidato ha tenuto 21 Corsi a livello universitario: 17 di essi –
di 80 ore ciascuno – destinati agli studenti del vecchio ordinamento degli studi (laurea
quinquennale); 4 – di cui 2 obbligatori, di 3 crediti ciascuno – destinati agli studenti del
nuovo ordinamento (laurea triennale).
• Altri Corsi sostenuti in ambito universitario
Negli Anni Accademici 2001/2002 (per 10 ore complessive) e 2002/2003 (per 22 ore
complessive), nel quadro del progetto di incentivazione didattica, “Acquisizione di un
metodo di lavoro finalizzato alla preparazione e stesura della tesi di Laurea”, ha tenuto dei
corsi di preparazione alla tesi per studenti prossimi alla Laurea, sui seguenti argomenti:
- la tesi di Laurea dal punto di vista impiantistico: valutazione della resistenza al moto
della nave, condizioni di moto della nave, condizioni di funzionamento della nave,
riflessi nella determinazione della potenza propulsiva totale, scelta del motore primo
di propulsione tenendo conto di engine e sea margin, ottimizza zione del motore al
CMCR, problemi di funzionamento, diagramma di carico di un motore
- la scelta del motore primo per la propulsione: diagrammi di layout per tipologia di
motore, tracciatura del load diagram, scelta dei motori 2T, 4T semiveloci e veloci,
riduttori, ricavo di dimensioni e pesi; esempi di scelta
- problemi di gestione del motore primo e degli ausiliari; progetto e gestione
dell'apparato motore con produzione di energia elettrica con alternatore asse e
coasse; recupero energetico e cogenerazione
- la realizza zione di parti monografiche della tesi in Ingegneria Navale di argomento
impiantistico; possibilità e modalità di approfondimenti sui seguenti tipi di impianto:
oleodinamico, pneumatico, idraulico (sentina, zavorra, antincendio, bilanciamento),
generazione dell'energia elettrica, protezione catodica, trattamento del combustibile,
inertizza zione delle cisterne, refrigerazione del carico
• Corsi IFTS
Nell’anno 2004 ha insegnato nell’ambito del progetto “Disegnatore Progettista e Gestore
Operativo di Strutture e Impianti di Unità Navali” tenendo i corsi di “Impiantistica e
Macchinari di Bordo” e “Normative per la sicurezza della nave” per un totale di 72 ore
sviluppando il seguente programma:
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Impiantistica e Macchinari di Bordo:
- il mondo navale, il commissioning, i rapporti tra le parti nella gestione mercantile
- la propulsione navale: eliche, rendimento di propulsione.
- i motori navali: tipologie di motore per ogni tipologia di nave; diesel (lento,
semiveloce, veloce), TV, TG, diesel-elettrico; i riduttori navali
- produzione dell’energia elettrica per i servizi di bordo; diesel generatori
convenzionali, alternatori asse, diesel elettrico
- le principali sistemazioni in apparato motore
- il disegno degli apparati di propulsione navale: tecniche e rappresentazioni
- gli impianti di bordo: sentina, zavorra, antincendio, bilanciamento, oleodinamici,
sistemi destinati alla protezione catodica, inertizza zione di cisterne e stive,
trattamento del combustibile a bordo, disegno di schemi monofilari di impianto per gli
impianti
Normative per la sicurezza della nave
- gli impianti soggetti alle normative: sentina, antincendio, inertizza zione
- sistemi attivi e passivi, di prevenzione e protezione antincendio
- evoluzione delle SOLAS: ’74 ed emendamenti; il RINa e la sicurezza
- notazioni di classe per i vari tipi di nave; vincoli progettuali legati alla sicurezza, classi
antincendio di paratie e ponti
• Altri corsi sostenuti
Nel gennaio dell’anno 2005 ha insegnato nell’ambito del progetto “ENVIROALISWATHVettore navale ibrido (foil-swath) a basso impatto ambientale e ridotto wake wash”, svolto
dalla Rodriquez Cantieri Navali di Messina; in quello scenario ha svolto una parte del
corso di “Oleodinamica Teorica” per complessive 26 ore, sviluppando il seguente
programma:
- sorgenti di energia per i dispositivi
- caratteristiche generali dei sistemi oleodinamici, simbologie, norme UNI – ISO,
sistemi di unità di misura
- principi di idraulica / oleodinamica, principali parametri in gioco
- i principi fondamentali: principio di Pascal, di continuità, dell’energia
- pompe e compressori in circuito, e prevalenza totale, rendimento, equazione della
potenza
- le pompe volumetriche: caratteristiche generali, caratteristica, portata
- applicazioni oleodinamiche tipiche del campo navale, pressioni e portate utilizzati,
costi d’impianto e d’esercizio
- schema generale di un sistema oleodinamico, componenti
- i fluidi di servizio, i filtri, il piping, gli accumulatori, le centraline oleodinamiche
- procedura di calcolo di un sistema oleodinamico, scelta della pompa, verifica a
cavitazione
- diagramma dell’andamento delle pressioni nel circuito
- esempi di calcolo
Ha consegnato agli studenti materiale didattico originale a supporto della docenza.
• Sito web
Dal 2001 è attivo un sito web (URL attuale: http://wpage.unina.it/quaranta), messo a
disposizione dall’Ateneo napoletano, in cui il candidato espone le linee principali delle sue
attività accademiche; oltre ai filoni di ricerca perseguiti, sono riportate le informazioni sui
corsi tenuti unitamente ai sussidi didattici suggeriti, alcuni dei quali sono scaricabili dal
web.
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In una sezione dedicata alle pubblicazioni, sono elencati i lavori svolti dal candidato; la
gran parte di essi può essere scaricata in versione conforme a quella pubblicata.
• Altre attività legate alla didattica
Il candidato è stato relatore delle seguenti Tesi di Laurea:
- “Progetto di massima di un'imbarcazione a motore con velocità di 27 kn per crociere
nel Mediterraneo e 7 persone”, candidato Ranieri Quinzii; AA 1996/97
- “Progetto di massima di una monocarena veloce per il trasporto di passeggeri ed
auto”, candidati: Stefano Di Mauro, Catello Girace; AA 1998/99
- “Progetto di massima di una petroliera a doppio scafo da 32500 TPL”,candidati:
Breda, Parisi; AA 1999/2000
- “Progetto di massima di una nave traghetto passeggeri roll on roll off con impianto di
propulsione azimutale elettrico”; candidati: Francesco Caprio, Stefano Scotto di
Santolo, AA 1999/2000
- “Progetto di massima di un catamarano polifunzionale da pesca di 20 m”; candidato:
Carmelo Cartalemi; AA 2001/2002
- “Progetto di massima di un peschereccio per la pesca a circuizione del tonno”;
candidati: Edoardo Recchi, Marco Sassano; AA 2002/2003
- “Progetto di massima di una nave per il trasporto di prodotti chimici di classe IMO I II - III da 6700 t”; candidati: Giuseppe Strignano, Domenico Vagnati; AA 2002/2003
- “Progetto di massima di una nave traghetto Ro-Pax per il trasporto di 250 passeggeri
e 80 semirimorchi”; candidati: Francesco Iaccarino, Diego Russo; 2002/2003
- “Progetto di massima di una nave adibita alla produzione ed al trasporto di acqua
potabile per rifornire zone a scarsa disponibilità idrica”; candidato: Fabio Russo; AA
2003/2004
- “Progetto di massima di una nave traghetto”; candidati: Vincenzo Oliva, Antonio
Riccardi; AA 2004/2005
- “Nave per trasporto passeggeri ed autoveicoli destinata a rotte mediterranee”;
candidato: Raffaele Matrisciano; AA 2004/2005
- “Progetto di massima di una nave da crociera per il trasporto di 4000 passeggeri”;
candidati: Carlo Incoronato, Biagio Pugliese; AA 2004/2005
- “Nave traghetto adibita al trasporto di persone e veicoli con profili di missione diversi
estivo ed invernale”; candidati: Arturo Gasdia, Maurizio Marzocca; AA 2004/2005
Dal suo ingresso in ruolo, il candidato ha partecipato a sedute di esame di vari Corsi del
suo settore scientifico-disciplinare; è stato ripetutamente membro della Commissione di
Laurea in Ingegneria Navale (vecchio e nuovo ordinamento).
È attualmente tutore degli addottorandi di Ricerca Giuseppe Di Pinto e Fabio Russo
Ruoli e cariche accademiche
Oltre ad essere membro dei Consigli di Dipartimento e di Corso di Laurea in Ingegneria
Navale, il candidato ha ricoperto molte altre cariche elettive di rappresentanza dei
Ricercatori. È stato eletto rappresentante in Consiglio di Facoltà nel 2000 e, alla sua
elezione come membro del CCL in Ingegneria Navale (incompatibile con la
rappresentanza in Facoltà, per l’Ateneo napoletano), nel 2002 ha dovuto rinunziare al
periodo residuo di carica; è stato rieletto per questa rappresentanza nel maggio del 2005.
È stato membro della Commissione permanente Cultura di Facoltà tra il gennaio 2000 ed il
luglio del 2003.
È membro del Senato Accademico (e della relativa Commissione Didattica) dell’Ateneo
“Federico II” dal 1/11/2002.
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Altre attività
Il candidato si è interessato, in cooperazione con i principali operatori del trasporto
pubblico locale, della costituzione e dello sviluppo di un Museo dei Trasporti pubblici
(denominazione del progetto: “Museo Campano dei Trasporti”); nell’ambito di tale attività,
ha collaborato al reperimento di circa 50 veicoli di interesse storico tra autobus, filobus,
tram, vagoni di funicolari, funivie e materiale di allestimento legato al TPL.
È stato coordinatore del “Comitato Scientifico per la Costituzione del Museo dei Trasporti”,
organismo creato, per volere degli Assessori alla Mobilità ed all’Identità del Comune di
Napoli, il giorno 8/1/1988 al fine di valutare la fattibilità dell’iniziativa museale e di
promuoverne le prime attività pubbliche; di tale Comitato fecero parte alcuni dirigenti del
Comune di Napoli, dell’ANM (Azienda Napoletana Mobilità) e CTP (Consorzio dei
Trasporti Pubblici). Il lavoro di istruzione portò alla pianificazione delle attività, alla
formulazione di una ipotesi consortile tra i partecipanti; permise, inoltre, la realizza zione di
una mostra del trasporto pubblico che si tenne tra il maggio ed il luglio del 1998 negli spazi
della “Città della Scienza” (Napoli) e che vide l’esposizione di molte vetture di grande
interesse storico, portate in mostra dalle Aziende di trasporto pubblico operanti a Napoli ed
in provincia dopo una minuziosa ed efficace operazione di restauro integrale.
Data ………………….
Firma……………………………………
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