L'insegnamento si articola in due parti, la prima delle quali tratta i fondamenti delle macchine a fluido, mentre la seconda concerne i fondamenti di oleodinamica.
Nella prima parte dell'insegnamento verranno esposti i concetti fondamentali di carattere termodinamico, fluidodinamico e costruttivo, necessari per una corretta comprensione e valutazione del funzionamento delle macchine a fluido e degli impianti nei quali esse sono inserite. La seconda parte presenta ed esamina i componenti oleodinamici e i sistemi di base in termini della loro simbologia grafica, layout, caratteristiche costruttive ed operative.

Le competenze acquisite, di carattere termodinamico, fluidodinamico, costruttivo e funzionale, per le macchine e per gli impianti in cui queste sono inserite, consentiranno al futuro ingegnere di sviluppare le valutazioni quantitative e i calcoli necessari ad assumere le decisioni scientificamente, tecnicamente ed economicamente più corrette. Lo studente, inoltre, sarà in grado di identificare i principali componenti oleodinamici, interpretando correttamente e criticamente il loro ruolo e funzionamento in un sistema oleodinamico, in relazione al suo uso finale.
Ne deriverà un esperto in grado di operare le scelte più opportune sia per gli impianti sia per le macchine che li compongono sotto i diversi aspetti: funzionale, energetico, economico ed ambientale. Lo studente imparerà inoltre ad identificare, interpretare e comprendere i circuiti oleodinamici in relazione ai loro componenti, acquisendo un metodo per la loro analisi e valutazione critica.

Sono necessarie le conoscenze di base di Fisica, Termodinamica, Meccanica, Meccanica dei Fluidi.

Fondamenti di Macchine
• Generalità e classificazione delle macchine - macchine idrauliche e termiche; macchine motrici ed operatrici; macchine volumetriche e turbomacchine.
• Fondamenti di termodinamica applicata alle macchine - leggi di conservazione della massa e dell'energia in forma lagrangiana ed euleriana; entropia e leggi di evoluzione dell'energia; legge di conservazione della quantità di moto e del momento della quantità di moto. per la valutazione del lavoro interno di una turbomacchina. Triangoli delle velocità per lo studio unidimensionale di una turbomacchina.
• Ugelli e diffusori - cenni sulle equazioni fondamentali della fluidodinamica nell’ottica di un’applicazione allo studio delle macchine a fluido; calcolo di ugelli e diffusori in condizioni nominali di funzionamento, analisi del loro comportamento in condizioni diverse da quelle di progetto.
• Impianti di turbina a vapore. Ciclo Rankine. Valutazione delle prestazioni degli impianti a ciclo semplice, rigenerativi e cogenerativi.
• Impianti di turbina a gas. Ciclo Joule. Valutazione delle prestazioni degli impianti a ciclo semplice. Cenni alle metodologie utilizzate per aumentare il rendimento. Impianti di turbina a gas cogenerativi e impianti a ciclo combinato gas-vapore.
• Turbomacchine. Classificazione.
₋ Turbine - Perdite fluidodinamiche in uno stadio di turbina. Rendimento total-to-total e total-to-static di uno stadio di turbina. Rendimento di una turbina multistadio e fattore di recupero di una turbina multistadio. Studio unidimensionale di uno stadio di turbina: lavoro dello stadio ed evoluzione del fluido nel diagramma i-S. Grado di reazione.
₋ Turbocompressori - classificazione e principi di funzionamento; lavoro di compressione; rendimento isentropico ed idraulico; compressore centrifugo e compressore assiale: triangoli delle velocità e determinazione della caratteristica manometrica; cenni alle instabilità di funzionamento dei turbocompressori.
₋ Turbopompe - definizione delle grandezze caratteristiche di funzionamento e dei rendimenti delle macchine idrauliche; curve caratteristiche delle turbopompe; funzionamento in similitudine.

Oleodinamica
- Sistemi di trasmissione della potenza
- Schemi simbologici equivalenti dei sistemi oleodinamici: normativa ISO 1219-1
- Equazioni di base
- Analisi qualitativa e quantitativa di sistemi oleodinamici
- Principi di pompe e motori oleodinamici
- Valvole di controllo della direzione, della pressione e della portata
- Caratteristiche del fluido di lavoro

Oltre alle lezioni, l'insegnamento prevede esercitazioni svolte in aula, atte ad approfondire tramite esercizi i concetti illustrati durante le lezioni.

Bibliografia
• A. E. Catania, "Complementi di Macchine", Levrotto & Bella, 1979.

Fotocopie fornite dai docenti (materiale non disponibile in commercio):

• A. E. Catania, "Turbocompressori", Appunti dai corsi seminariali di Vercelli, 1990.
• A. E. Catania, "Compressori volumetrici", Appunti dai corsi seminariali di Vercelli, 1991.
• A Mittica, "Turbomacchine idrauliche operatrici", Appunti dai corsi seminariali di Vercelli, 1991.
• A. Capetti, "Motori termici", UTET, 1967.
• E. Antonelli, "Motori alternativi a combustione interna", Enciclopedia dell’ingegneria, 1975.

Strumenti didattici
Diagramma entalpico per il vapor d’acqua, CLUT Edizioni.
Tabelle del vapor d’acqua saturo allo stato limite (fotocopie fornite dai docenti).

Regole d’esame
La prova di esame si compone di due parti:

• Prova scritta: parte I - 2 esercizi di Fondamenti di Macchine da svolgere in 2.5 ore.Parte II - 2 domande di teoria di Fondamenti di Oleodinamica da svolgere in 1 ora.
• Prova orale

Il voto finale dello scritto corrisponde alla media dei voti ottenuti nella prova scritta. Saranno ammessi a sostenere la prova orale gli studenti che avranno ottenuto un punteggio minimo di 15/30 nella prova scritta. Sono eventualmente esonerati dal sostenere la prova orale coloro che avranno conseguito un punteggio compreso tra 18/30 e 22/30. Per chi avesse un punteggio superiore a 22/30 è possibile non sostenere la prova orale confermando come esito complessivo della parte di Fondamenti di Macchine la votazione di 22/30.

Modalità della prova scritta
Durante l’esame si possono consultare appunti di teoria, formulari, libri e dispense. Non sono ammessi apparecchi elettronici connessi ad Internet. L’utilizzo di telefoni cellulari, palmari, PC o simili comporterà l’immediato annullamento della prova con conseguente allontanamento dello studente.

Esito finale
Il voto dell’esame completo viene calcolato come media pesta sui crediti dell’esito della parte di Fondamenti di Macchine e della parte di Fondamenti di Oleodinamica. Le 2 parti devono essere sostenute nello stesso appello e lo studente deve raggiungere la votazione minima di 18/30 in entrambe le parti dell’esame.

Ritiro dall’esame
Ci si può ritirare in qualunque momento entro il giorno successivo all’esame (la correzione degli elaborati inizierà soltanto dopo). Il ritiro può avvenire comunicandolo direttamente durante o al termine dello svolgimento dell’esame oppure inviando una e-mail al docente titolare. In assenza di rinuncia verrà registrato l’esito conseguito, qualunque esso sia.