master di i livello in pressure process equipment: design

Università degli Studi dell’Aquila - Facoltà di Ingegneria
Ordine degli Studi a.a. 2011/2012
MASTER DI I LIVELLO IN
PRESSURE PROCESS EQUIPMENT: DESIGN & MANUFACTURE
1. OBIETTIVI E FUNZIONI DEL MASTER
Il Master Universitario in Pressure Process Equipment: Design & Manufacture (MPE nel seguito) è un master ideato
per rispondere alla domanda della Walter Tosto S.p.A., e più in generale delle imprese del settore industriale della
progettazione e realizzazione di apparecchiature per l’industria di processo, di figure professionali altamente qualificate
che abbiamo le competenze per inserirsi in aree specialistiche.
Il MPE viene attivato per offrire concrete prospettive occupazionali, in relazione alle esigenze di risorse qualificate da
inserire nell’azienda Walter Tosto SpA, ed alla funzione di ricerca e sviluppo alla quale il progetto stesso contribuisce.
Il percorso formativo del MPE prevede la formazione di un soggetto tecnico, esperto di progettazione e realizzazione
di apparecchiature (recipienti in pressione, caldaie, scambiatori di calore, etc.) per l’industria di processo,
pianificazione, programmazione e controllo (produzione, gestione, qualità) nei settori industriali meccanico e chimico,
sicurezza e protezione delle apparecchiature.
Il MPE si rivolge principalmente a laureati di primo livello in ingegneria chimica, gestionale e meccanica, fornendo
conoscenze teoriche ed applicative che integrano e approfondiscono quelle già acquisite per il conseguimento della
Laurea. La frequenza del MPE consente inoltre l’abbreviazione del percorso di studi a coloro che intendano iscriversi
successivamente ad una Laurea Magistrale nelle classi menzionate.
Il MPE ha la qualifica di Master Universitario ed offre un titolo con valore legale ai sensi del D.R. 926 del 7/10/2002
e del D.M. 509 del 3/11/1999, che all’art. 3, comma 8, che riconosce alle Università il potere di attivare corsi di
perfezionamento scientifico e di alta formazione, successivi al conseguimento della laurea.
Il positivo completamento del percorso formativo del MPE comporta il conseguimento complessivo di almeno 60
crediti formativi, congiuntamente al rilascio del diploma di Master Universitario in Pressure Process Equipment:
Design & Manufacture.
Lo svolgimento di ulteriori attività didattiche integrative offerte ai partecipanti al MPE consente inoltre l’acquisizione
del titolo di Welding Engineer, riconosciuto dall’EWF (European Welding Federation) e dall’IIW (Istituto
Internazionale della Saldatura).
Il MPE è organizzato e gestito in base alla Convenzione stipulata tra l’Università dell’Aquila e la Walter Tosto SpA .
1.1 COMITATO ORDINATORE
Il comitato ordinatore del MPE è composto da tre docenti di ruolo della Facoltà di Ingegneria dell’Università
dell’Aquila, fra i quali il Presidente coordinatore, e da due membri per Walter Tosto SpA. In particolare, si stabilisce
che il comitato ordinatore e la commissione didattica sono così costituiti:
• Carlo Cantalini,
• Walter D’Ambrogio,
• Pier Ugo Foscolo,
• Giacomo Fossataro,
• Luca Tosto.
Inoltre, la carica di Coordinatore del Master in Pressure Process Equipment: Design & Manufacture è affidata al
Prof. Pier Ugo Foscolo.
1.2 COORDINAMENTO
Il coordinamento del Master consiste nell’insieme delle attività che concorrono al regolare svolgimento dell’attività
del Master. Al Coordinatore del Master, nominato dal Consiglio di Facoltà di Ingegneria, compete il coordinamento
delle principali attività di funzionamento del corso. Il Coordinatore sovrintende al lavoro del Collegio dei Docenti;
provvede alla convocazione degli organi collegiali, fissa l’ordine del giorno, coordina i lavori, cura l’esecuzione delle
rispettive deliberazioni. In particolare il coordinatore, dopo aver concertato con il comitato ordinatore gli obiettivi ed il
piano didattico, in accordo con il regolamento di Ateneo cura i seguenti aspetti:
• attivazione: istruttoria preliminare, preparazione della domanda di attivazione con relativo piano finanziario, il
regolamento del Master e cura dell’iter di approvazione presso gli organi di Ateneo competenti;
• rapporti con l’amministrazione: nel normale svolgimento delle attività il coordinatore dovrà necessariamente
raccordarsi con le attività dell’Ufficio Master e SISS con il quale principalmente si concorderanno gli aspetti
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formali relativi al bando per le iscrizioni, bando per le supplenze ed i contratti, domande di iscrizioni, costituzione
commissione valutazione, decreto approvazione atti della valutazione per la selezione, eccetera. Inoltre, vanno
curati i rapporti con la Ragioneria per verificare i numero di impegno sui capitoli di spesa competenti necessari per
la liquidazione dei compensi per le docenze, una volta verificato il corretto svolgimento della didattica;
gestione del processo: prima e durante l’anno accademico sono necessarie delle attività che non necessariamente si
concludono con degli atti formali che coinvolgono l’amministrazione di questo Ateneo, come ad esempio la
formulazione del Calendario delle lezioni, la preparazione del materiale informativo (pieghevoli, locandine, sito
web, newsletter, eccetera) che viene distribuito presso studenti, aziende ed altri Atenei. Ai costi della progettazione,
attivazione, realizzazione e docenza accademica si provvede, così come specificato nel Piano Finanziario,
attraverso la Convenzione appositamente stipulata tra Università e Walter Tosto SpA;
rapporti con aziende ed enti: in aggiunta alla collaborazione prevista nella Convenzione tra Università e Walter
Tosto SpA per la gestione del MPE, ulteriori aziende ed enti possono partecipare al Master in diverse forme, in
particolare accogliendo candidati per periodi di stage o tirocinio, ma anche attraverso attività didattiche e
seminariali coordinate, attraverso le quali le aziende ed enti intervengono su aspetti formativi di carattere generale e
illustrano casi di studio industriali.
2. PIANO FORMATIVO
2.1 PIANO DI STUDI
Il progetto formativo del Master in Pressure Process Equipment: Design & Manufacture prevede insegnamenti e
stage aziendali per complessivi 60 CFU, come illustrato dal seguente Piano di Studi:
Corrosione e Protezione dei Materiali
Reattori Chimici
Definizione degli Schemi di Impianto
Tecnologie Meccaniche
Dimensionamenti e Verifiche Strutturali
Ingegneria delle Apparecchiature
Vibrazioni nelle Apparecchiature di Processo
Gestione della Produzione
Stima dei Costi di Fabbricazione
Controllo di Gestione
Materiali e loro Comportamento in Saldatura
Tecnologia della Saldatura
Stages e Tirocini
TOTALE
3 CFU
3 CFU
3 CFU
3 CFU
3 CFU
3 CFU
3 CFU
3 CFU
2 CFU
3 CFU
5 CFU
6 CFU
20 CFU
60 CFU
2.2 STAGES E TIROCINI AZIENDALI
Il percorso formativo del Master in Pressure Process Equipment: Design & Manufacture prevede il conseguimento
da parte dei candidati di 20 CFU mediante stages e tirocini aziendali svolti presso Walter Tosto SpA. Il “training on the
job” si concluderà con la redazione di un rapporto scritto sulle attività svolte.
2.3 TUTORAGGIO
Il “training on the job” sarà svolto sotto la guida di tutor aziendali. Gli allievi, per un verso saranno affiancati dal tutor
aziendale nello sviluppo di attività specifiche e, per un altro verso, dovranno sviluppare autonomamente uno o più
progetti specifici sempre sotto la guida del tutor.
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2.4 ORDINAMENTO
Le caratteristiche principali del Master sono così riassunte:
Facoltà competente: Ingegneria
Durata: Un anno accademico
Sede: Walter Tosto SpA, via E. Piaggio, Chieti Scalo
Numero di posti: Da 10 a 25 posti
Tassa di iscrizione: Non è richiesta tassa di iscrizione
2.4.1 REQUISITI MINIMI DI AMMISSIONE
Il Master è rivolto a neolaureati che abbiano conseguito una laurea di primo livello in ingegneria chimica, ingegneria
meccanica, ingegneria gestionale.
É considerato titolo preferenziale il possesso di una laurea magistrale o specialistica nelle suddette classi.
Ulteriori requisiti richiesti:
• voto di laurea non inferiore a 90/110;
• conoscenza della lingua inglese
• età anagrafica non superiore a 24 anni al 31/12/2011 per coloro che sono in possesso della laurea triennale; età
anagrafica non superiore a 27 anni al 31/12/2011 per coloro che sono in possesso della laurea magistrale; nel caso
non siano coperti tutti i posti, saranno prese in considerazione anche le domande di candidati in possesso della sola
laurea triennale e con età anagrafica non superiore a 27 anni al 31/12/2011.
Laureati in corsi di laurea affini alle predette classi, sempre nell’ambito dell’Ingegneria, potranno, a valutazione del
Comitato Ordinatore, essere ammessi in base alla verifica del possesso dei requisiti formali di accesso.
La graduatoria di ammissione al Master dei candidati verrà formulata, a giudizio insindacabile di una Commissione di
selezione mista Università e Walter Tosto SpA, appositamente nominata dal Comitato Ordinatore, in base al curriculum
vitae et studiorum e ad un colloquio.
2.4.2 REQUISITI PER IL CONSEGUIMENTO DEL MASTER
Il conseguimento dei crediti corrispondenti alle varie attività formative è subordinato a verifiche periodiche della
formazione acquisita di cui si faranno carico i singoli docenti in accordo con il Comitato Ordinatore.
La frequenza del Master è obbligatoria. Saranno ammesse assenze, solo se giustificate dal Comitato Ordinatore, fino
al massimo del 20% delle ore di didattica frontale svolte.
Il conseguimento del Master è subordinato al superamento degli esami previsti alla conclusione delle lezioni di
ciascun modulo didattico e di una o più prove finali di accertamento, tenuto anche conto delle attività di tirocinio svolte,
che saranno stabilite dal Comitato Ordinatore.
Il mancato superamento di due o più prove intermedie potrà determinare l’esclusione dal proseguimento del master ad
insindacabile giudizio del Comitato Ordinatore.
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3. SILLABI
Le lezioni di alcuni moduli didattici potranno essere svolte in lingua Inglese
3.1. Corrosione e Protezione dei Materiali (Prof. Carlo Cantalini)
Crediti : 3 CFU
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Aspetti termodinamici (Diagrammi di Pourbaix) e Aspetti cinetici della corrosione (Diagrammi di Evans).
Fattori di corrosione. Fattori relativi al materiale metallico. Fattori relativi all’ambiente.
Forme di corrosione localizzata. Corrosione per contatto galvanico. Corrosione intergranulare. Corrosione per
vaiolatura e in fessura. Corrosione selettiva. Corrosione per turbolenza, abrasione, cavitazione, corrosione per
sfregamento. Corrosione sotto sforzo. Corrosione fatica. Danneggiamento da Idrogeno.
Ambienti. Corrosione in ambiente marino. Corrosione nel terreno (biologica). Corrosione nelle acque di circuiti di
raffreddamento.
Corrosione a caldo.
Protezione dalla corrosione in forma attiva e passiva. Protezione catodica con anodi solubili e con correnti
impresse.
Metodi di prevenzione e protezione della corrosione in i fase di progetto ed in opera. Valutazione del ciclo di vita
di opere e manufatti.
3.2. Reattori Chimici (Prof. Pier Ugo Foscolo)
Crediti : 3 CFU
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Richiami di ingegneria delle reazioni chimiche; bilanci di materia ed energia in sistemi con reazione chimica,
stazionari e discontinui.
Dimensionamento di reattori chimici in presenza di molteplicità di reazioni: metodi termodinamici e cinetici
Reattori omogenei ed eterogenei: cinetica chimica e trasferimento di materia, energia e quantità di moto
Principi di fluidizzazione; modelli per la valutazione delle prestazioni di reattori a letto fluidizzato.
Valutazione del rischio legato alle reazioni chimiche; casi di studio e analisi di incidenti verificatisi in ambito
industriale.
3.3. Definizione degli Schemi di Impianto (Prof. Nader Jand)
Crediti : 3 CFU
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Bilanci di Materia e di Energia nel processo chimico (Richiami di termodinamica e funzioni di stato; Criteri per lo
sviluppo dei bilanci di materia e di energia; L’operazione unitaria come componente base del processo;
Trasferimento di quantità di moto: macchinari d’impianto; Trasferimento di calore: scambiatori; Trasferimento di
materia: colonne di separazione).
Schemi di processo e sistemi di controllo (Il processo come interconnessione di operazioni unitarie: varianza del
processo - parametri di processo; Elementi base per la definizione del controllo di processo: schemi in feed-back e
schemi in feed-forward; Tipologia di variabili di processo soggette al controllo; Criteri convenzionali per
l’elaborazione dello schema di processo con bilanci di materia e di energia; Schema di processo completo dei
principali controlli e corredato dei bilanci di materia e di energia: esempio di schema di processo con colonne di
distillazione in serie).
Schema meccanico: il P&I (Criteri generali per l’elaborazione del P&I a partire dallo schema di processo;
Convenzioni principali nell’elaborazione del P&I; Esempio di P&I applicato allo schema di distillazione).
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3.4. Tecnologie Meccaniche (Prof. Antoniomaria Di Ilio)
Crediti : 3 CFU
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Il ciclo di fabbricazione di componenti metallici.
Struttura e proprietà dei materiali metallici in relazione con i processi tecnologici di fabbricazione.
Principi fondamentali della produzione per fonderia, attitudine dei materiali alla fabbricazione per fusione, processi
di fusione in forme transitorie e permanenti, fabbricazione dei lingotti, colata continua, difetti nei pezzi fusi.
Aspetti generali dei processi di lavorazione per deformazione plastica (resistenza alla deformazione, influenza della
temperatura e della velocità di deformazione, effetti dell’attrito).
Processi di formatura massiva: laminazione [lamiere, barre e profilati, processi speciali (tubi senza saldatura)],
forgiatura, estrusione, trafilatura, difettosità nei prodotti.
Processi di lavorazione delle lamiere (aspetti peculiari delle lamiere, formabilità, tranciatura e taglio (meccanico,
laser), piegatura, ritorno elastico e tensioni residue, imbutitura e stampaggio, idroformatura delle lamiere e dei
tubi).
Cenni sulle lavorazioni per asportazione di truciolo, classificazione delle macchine utensili.
3.5. Dimensionamenti e Verifiche Strutturali Prof. Enrico D’Amato)
Crediti : 3 CFU
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Elementi di base per l’impostazione delle verifiche di resistenza: stato di sollecitazione nei componenti strutturali e
resistenza del materiale; coefficiente di sicurezza ed aspetti probabilistici delle verifiche di sicurezza.
Origine dello stato di tensione: azioni meccaniche e termiche; stato di tensione e deformazione nei recipienti in
pressione; applicazione della teoria delle lastre spesse e sottili ai mantelli cilindrici;
Metodi numerici per il calcolo strutturale: introduzione alle tecniche di approssimazione della soluzione dei
problema strutturale; il metodo degli elementi finiti.
Impiego operativo di un codice di calcolo FEM: sviluppo di un modello per analisi strutturali in ambiente Ansys,
analisi critica dei risultati.
Elementi di base per l’impostazione delle verifiche di resistenza: stato di sollecitazione nei componenti strutturali e
resistenza del materiale; coefficiente di sicurezza ed aspetti probabilistici delle verifiche di sicurezza.
Origine dello stato di tensione: azioni meccaniche e termiche; stato di tensione e deformazione nei recipienti in
pressione; applicazione della teoria delle lastre spesse e sottili ai mantelli cilindrici;
Metodi numerici per il calcolo strutturale: introduzione alle tecniche di approssimazione della soluzione dei
problema strutturale; il metodo degli elementi finiti.
Impiego operativo di un codice di calcolo FEM: sviluppo di un modello per analisi strutturali in ambiente Ansys,
analisi critica dei risultati.
3.6. Ingegneria delle Apparecchiature (Dott. Ing. Patrizio Di Lillo)
Crediti : 3 CFU
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Norme di progettazione per apparecchiatura in pressione (ASME, BS, VSR); Regole ASME Div.1, Regole ASME
Div.2.
Classificazione delle tensioni.
Calcolo di fasciami cilindrici (pressione interna e/o esterna).
Calcolo dei fondi bombati (pressione interna e/o esterna): Fondi emisferici; Fondi emisferici ribassati; Fondi
ellittici; Fondi torosferici; Fondi e riduzioni coniche; Fondi e piastre piane.
Dimensionamento di lastre forate e piastre tubiere.
Dimensionamento di flange ed accoppiamenti bullonati.
Aperture rinforzate, bocchelli: Calcolo a pressione interna o esterna; Carichi indotti dalle tubazioni; Carichi di
origine termica.
Dimensionamento meccanico delle principali apparecchiatura dell’industria chimica: Serbatoi orizzontali e/o
verticali; Serbatoi sferici; Colonne a riempimento; Colonne a piatti; Scambiatori di calore a fascio tubiero; Reattori;
Apparecchiature speciali (MSF, MED, Etc.).
Dimensionamento meccanico dei serbatoi di stoccaggio (Norme API): Serbatoi a tetto fisso; Serbatoi a tetto
galleggiante.
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Caratteristiche meccaniche dei materiali utilizzati nella realizzazione delle apparecchiature: Aspetti connessi con il
dimensionamento; Aspetti connessi con le lavorazioni meccaniche; Aspetti connessi con l'approvvigionamento.
Tubazioni e valvole: Norme di progettazione per tubazioni e valvole (UNI, ANSI); Caratteristiche meccaniche dei
materiali utilizzati nella realizzazione delle tubazioni e delle valvole, aspetti normativi (UNI, ASTM).
Scelta e dimensionamento delle valvole: Valvole di intercettazione; Valvole di non ritorno; Valvole di sicurezza;
Valvole di controllo.
3.7. Vibrazioni nelle Apparecchiature di Processo (Prof. Walter D’Ambrogio)
Crediti : 3 CFU
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Nozioni fondamentali sulle vibrazioni. Gradi di libertà. Sistemi discreti e continui. Classificazione delle vibrazioni:
vibrazioni libere e forzate, non smorzate e smorzate, lineari e non lineari, deterministiche e random. Procedura di
analisi di problemi di vibrazioni: modello matematico, scrittura e risoluzione delle equazioni del moto,
interpretazione dei risultati. Elementi elastici, inerziali e smorzanti. Moto armonico.
Vibrazioni libere non smorzate e smorzate di sistemi a un grado di libertà. Stabilità, tipi di smorzamento.
Vibrazioni con forzante armonica di sistemi a un grado di libertà. Risposta di sistemi non smorzati e smorzati.
Eccitazione con spostamento del supporto: trasduttori per la misura delle vibrazioni. Vibrazioni auto-eccitate e
analisi di stabilità: eccitazione dovuta al moto di fluidi.
Vibrazioni con forzante generica di sistemi a un grado di libertà. Forzante periodica e non periodica. Integrale di
convoluzione. Spettro di risposta. Progetto di sistemi soggetti a urti.
Cenni sulle vibrazioni libere e forzate di sistemi a più gradi di libertà.
Metodi per la riduzione e il controllo delle vibrazioni. Casi di studio relativi ad apparecchiature di processo:
vibrazioni di colonne esposte al vento, vibrazioni eccitate da materiali solidi incoerenti in movimento, etc.
3.8. Gestione della Produzione (Prof. Antoniocasimiro Caputo)
Crediti : 3 CFU
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Pianificazione, programmazione e controllo della produzione.
Gestione dei materiali.
La stima dei lead time di fabbricazione.
Le fasi di gestione di una commessa: valutazione della richiesta di offerta, predisposizione dell’offerta (stima dei
costi di fabbricazione e dei tempi di consegna), programmazione e scheduling delle lavorazioni.
3.9. Stima dei Costi di Fabbricazione (Dott. Ing. Paolo Salini)
Crediti : 2 CFU
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La classificazione dei costi di fabbricazione e analisi della struttura del costo di un prodotto.
Calcolo del costo orario delle risorse.
La definizione dei tempi standard aziendali (metodo del cronometraggio, dei tempi predeterminati, delle
osservazioni istantanee).
La curva di apprendimento.
Tecniche di cost estimating qualitative (giudizio di esperti, regole euristiche, dati storici).
Tecniche quantitative di cost estimating: metodi statistici (relazioni parametriche e correlazioni mediante reti
neurali); metodi analogici (metodi basati su similitudine, case based reasoning, metodi ad indici); metodi
generativo/analitici.
La valutazione dell’incertezza nelle stime di costo.
Il ruolo del cost estimating nella generazione dell’offerta commerciale.
Modelli analitici per specifici processi di fabbricazione di interesse nella produzione di recipienti in pressione
(lavorazione alle macchine utensili, forgiatura, fusione, saldatura.).
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3.10. Controllo di Gestione (Dott. Luca Pierfelice)
Crediti : 3 CFU
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Il controllo di gestione nelle aziende operanti su commessa: obiettivi, strumenti e peculiarità.
I costi di commessa: diretti vs indiretti.
I ricavi ed il margine di commessa.
La Work Breakdown Structure e la Work Breakdown Organization per la gestione delle commesse.
Il controllo attraverso i preventivi (iniziale, esecutivo ed aggiornato). Il metodo dell'earned value.
L'analisi degli scostamenti.
3.11. Materiali e loro Comportamento in Saldatura (Dott Ing. Michele Murgia)
Crediti : 5 CFU
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Designazione e fabbricazione degli acciai
Test sui materiali e sui giunti saldati
Strutture e proprietà dei metalli puri
Leghe e diagrammi di fase
Leghe ferro carbonio
Trattamenti termici su materiali base e su giunti saldati
Strutture dei giunti saldati
Acciai al Carbonio e al Carbonio-Manganese
Acciai a grana fine
Acciai a laminazione termomeccanica
Fenomeni di criccabilità negli acciai
Applicazione di acciai strutturali e ad alto snervamento
Acciai basso legati per impieghi criogenici
Acciai basso legati resistenti al creep
Acciai alto legati (acciai inossidabili)
3.12. Tecnologia della Saldatura (Dott. Ing. Michele Murgia)
Crediti : 6 CFU
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Introduzione generale alla tecnologia di saldatura
Saldatura ad ossigeno e processi correlati
Cenni di elettrotecnica
L’arco elettrico
I generatori di arco elettrico
Introduzione alla saldatura in protezione di gas
Saldatura TIG
Saldatura MIG-MAG ed a filo animato
Saldatura con elettrodi rivestiti
Saldatura ad arco sommerso
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