1/2  

ESAME DI STATO PER L’ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE

I SESSIONE 2013

IV PROVA SCRITTA (01/10/2013)

SEZIONE A

INGEGNERIA PER L’AMBIENTE E PER IL TERRITORIO

TRACCIA N. 1

Il candidato progetti un impianto di depurazione a servizio di un centro abitato di 350.000 abitanti equivalenti con scarico in area sensibile. Si ipotizzi una dotazione idrica pari a 280 l/ab*giorno, un coefficiente di afflusso in fognatura pari a 0.80 ed i seguenti valori dell’apporto pro-capite di inquinanti:  

Parametro Unità di misura valore BOD5 g/ab/giorno 60 COD g/ab/giorno 120 N g/ab/giorno 15 P g/ab/giorno 3 SST g/ab/giorno 90

 Si adotti una scelta progettuale che preveda l’impiego di bioreattori a membrana (MBR) e si disegnino lo schema di funzionamento dell'impianto e i particolari costruttivi delle sezioni di grigliatura e disinfezione.

TRACCIA N. 2

Si consideri il pendio schematizzato in figura, avente le seguenti dimensioni: altezza 14.00 m, inclinazione 45°. Si calcoli il coefficiente di sicurezza, adottando il metodo Ordinario delle strisce (Metodo di Fellenius ovvero Svedese) per la superficie di scivolamento circolare avente raggio di 14 m e centro O ubicato all’intersezione tra il piano superiore e la verticale passante per il piede del pendio stesso.

Si supponga che il terreno sia omogeneo e dotato delle seguenti caratteristiche:

peso dell’unità di volume = 20.3 kN/m3 coesione c = 40 kN/m2

H = 14,00 m 

45°

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2/2 

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1/2  

ESAME DI STATO PER L’ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE

I SESSIONE 2013

IV PROVA SCRITTA (01/10/2013)

SEZIONE A

INGEGNERIA CIVILE

TRACCIA N. 1 In un impianto di depurazione occorre realizzare un canale dissabbiatore, il cui funzionamento deve essere assicurato con portate variabili fra Qmin = 70 l/s e Qmax = 490 l/s. Il candidato progetti la sezione del dissabbiatore e il restringimento di un venturimetro da collocare a valle di esso, in maniera da garantire un tirante hmax = 1.3 m a valle del dissabbiatore in corrispondenza del passaggio della portata Qmax. Si valutino differenti forme della sezione del dissabbiatore. Se il canale dissabbiatore è lungo L = 15 m e ha una pendenza i = 0.0005, si verifichi il corretto funzionamento del sistema per la sua intera lunghezza in corrispondenza del passaggio di differenti valori di portata. Si realizzino alcuni grafici rappresentativi dell’opera.

TRACCIA N. 2

Si proceda al dimensionamento e alle verifiche geotecniche e strutturali di un muro di sostegno a mensola secondo le indicazioni delle NTC 2008. Il muro di sostegno ha un’altezza di ritenuta H = 4.5 metri; lungo la superficie orizzontale del piano campagna a monte dell’opera non sono previsti carichi agenti. Le caratteristiche geotecniche del terreno di rinterro sono le seguenti:

- peso dell’unità di volume = 19.0 kN/m3 - coesione intercetta c’ = 0 - angolo di attrito interno ‘= 30°

Le caratteristiche geotecniche del terreno di fondazione sono le seguenti: - peso dell’unità di volume = 20.0 kN/m3 - coesione intercetta c’ = 20 kPa - angolo di attrito interno ‘= 33°

La falda è assente per le profondità interessate dall’opera. Per le azioni sismiche il sito di riferimento è Cassino (Fr). Si forniscano i particolari delle sezioni strutturali oggetto delle verifiche strutturali.

 

L'oggetto dLa struttura

1. Si e2. Si

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2/2 

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1/2  

ESAME DI STATO PER L’ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE

I SESSIONE 2013

IV PROVA SCRITTA (01/10/2013)

SEZIONE A

INGEGNERIA ELETTRICA

TRACCIA N. 1

Con riferimento allo schema di figura I e ai dati riportati nelle tabelle I, II e III, si richiede:

1) il dimensionamento della linea trifase in cavo BCDEFGH a 20 kV, in conduttore di rame, ammettendo una caduta di tensione massima del 4% dal punto di consegna dell’energia in A;

2) la corrente di guasto a seguito di corto-circuito bifase isolato nel punto H; 3) il potere di apertura che deve avere l’interruttore posto in B.

Si illustrino i vantaggi che deriverebbero dal rifasamento dei carichi.

Tabella I- Dati dei carichi  

  C1 C2  C3 C4 C5 C6 

P 150 kW  100 kW 150 kW 100 kW 200 kW  100 kW 

cos  0.80 0.80  0.75 0.75 0.80  0.70 

 

 

Figura I-Schema elettrico

5 km P =  

A 

G 

F 

E D C  7 km 

7 km 

5 km 

C1 

B C3 

10

14 km 

C2 

C4 

C5 

C6 

H 

Y

Y

2/2  

Tabella II- Dati dei cavi in conduttore di rame

sezione (mm2)  portata (A) induttanza per fase 

(10‐3 H/km) 

resistenza per fase a 

20 °C (/km) 

35  178  0.420 0.514 

50  210  0.395 0.379 

70  259  0.382 0.262 

95  315  0.363 0.189 

120  361  0.344 0.150 

150  406  0.325 0.122 

185  467  0.312 0.097 

Tabella III- Dati di targa del trasformatore

Potenza nominale V1  V2  Vcc%  coscc 

10 MVA  60kV  20kV  10  0.1 

TRACCIA N. 2 Con riferimento ad un microcontrollore o DSP a scelta, si progetti il software che implementi una tipologia di controllo di tipo DTC, indicando con esempi gli specifici segmento di codice, in un linguaggio a propria scelta.

TRACCIA N. 3

Il candidato progetti un sistema di misura per la caratterizzazione di un amplificatore di potenza dalle seguenti caratteristiche: - campo di variabilità della tensione in ingresso 50 mV – 20 V (picco picco) - campo di variabilità della frequenza DC – 8 kHz - guadagno 50. Il sistema di misura deve soddisfare le specifiche riportate di seguito. a) Generare il segnale di stimolo dell’amplificatore; b) Determinare almeno le seguenti caratteristiche dell’amplificatore: guadagno, distorsione di fase, distorsione in frequenza e il rapporto segnale rumore. Nel descrivere l’architettura del sistema proposto, fornendo i dettagli relativi alle caratteristiche della strumentazione e dei componenti scelti, si esegua la trattazione del calcolo dell’incertezza di misura associata al metodo proposto ed alle scelte progettuali eseguite, nella determinazione delle caratteristiche richieste.

 

ESAME

In figura èG. Un attuaSi richiede1) Effettuadell'attuato2) Analisi 3) Scrivereportellone 4) Determiposizione misurata a vincolari inSi assuman

E DI STAT

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1/2 

ZIONE AL

ESSIONE 2

SCRITTA

SEZIONE A

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2013

(01/10/201

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FESSIONE

13)

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2/2 

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1/2  

ESAME DI STATO PER L’ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE

I SESSIONE 2013

IV PROVA SCRITTA (01/10/2013)

SEZIONE A

INGEGNERIA GESTIONALE

TRACCIA N. 1 Un’azienda produttrice di componenti meccanici intende sviluppare un attento programma volto all’incremento delle proprie quote di mercato. Viene dato, pertanto, incarico al Project Manager di proporre una Work BreakdownStructure, per lo sviluppo di un nuovo prodotto. Al Project Manager, viene inoltre assegnato il compito di definire (vedere Tabella 1) i tempi, normali, limiti ed i costi, normali, limiti delle attività, la durata del progetto, il percorso critico e le attività critiche. Tabella 1. Descrizione delle attività

Descrizione attività Tn Precedenza Cn (migliaia

euro)

Tl Cl (migliaia di

euro) A 4 - 30 3 35 B 3 - 20 2 45 C 2 A 40 1 55 D 5 B 15 3 55 E 3 B 50 3 50 F 2 C 60 1 90 G 4 D 25 1 130 H 3 E 10 1 90 I 5 F-G 40 4 54 L 3 H 70 3 70 M 4 I-L 50 2 140

Inoltre nota la durata limite del progetto, pari a 14gg e l’andamento dei costi indiretti (vedere Tabella 2) è necessario determinare la combinazione ottima di DURATA – COSTO della commessa, supponendo che le penali sono crescenti a partire dal tempo t = 19 ed i premi siano invece decrescenti a partire dal tempo t = 14 al tempo t = 18. Tabella 2. Andamento dei costi, penali e premi

Durata 21 20 19 18 17 16 15 14 C. ind. 400 350 300 250 200 150 100 50 Penali 150 100 50 - - - - - Premi - - - 30 60 90 120 150

Con riferimento alla produzione del nuovo prodotto, che verrà commercializzato in 5 diverse varianti, è necessario definire il layout ottimale. Pertanto considerando A, B, C, D, E, F i sei gruppi tecnologici di lavorazione, ovvero le macchine che saranno destinate alla realizzazione dei nuovi prodotti all’interno dello stabilimento, impiegare il metodo dei baricentri o di Noy, definire la soluzione ottimale (vedere Tabella 3).

 

Tabella 3. P

L’azienda geografica materie prcorrispond Tabella 4. T

TipologApprovApprovMercatoMercato 

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2/2 

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3/2  

- Vendita prodotto P1 10.000.000 € - Vendita prodotto P2 20.000.000 € - Materie prime prodotto P1 7,5 €/unità - Materie prime prodotto P2 5 €/unità - Manodopera produzione 5.050.000 € - Ammortamenti 350.000 € - Manutenzione 130.000 € - Energia elettrica aliquota fissa 150.000 € - Energia elettrica variabile con P1 700.000 € - Energia elettrica variabile con P2 350.000 € - Spese generali 130.000 € - Retribuzione impiegati 120.000 € - Spese di distribuzione per P1 0,4 €/unità - Spese di distribuzione per P2 250.000 € - Oneri finanziari 150.000 €

Supponendo che le unità prodotto siano 1.000.000 per P1 e 400.000 per P2 determinare il valore di margine di contribuzione per singolo prodotto. Inoltre valutare:

- Il punto di pareggio in termini di fatturato totale; - Il margine di sicurezza dell’azienda; - L’utile dell’azienda; - La retta di isoprofitto nullo, calcolando le due intercette con gli assi; - La variazione di utile dovuta ad un incremento del 8% del costo delle materie prime.

Determinando il nuovo prezzo di vendita in grado di pareggiare gli utili prima di tale aumento.

L’azienda è consapevole che i clienti rappresentano la “principale fonte” di informazioni per il miglioramento del prodotto e per il lo sviluppo di nuove versioni dello stesso. Pertanto ha deciso di sviluppare una mappa concettuale delle esigenze del cliente e delle specifiche del prodotto attraverso la metodologia del Quality Function Deployment (QFD). Si chiede, quindi, di costruire, immedesimandosi, nel Quality Team Leader, la Casa della Qualità, tipica dell’approccio QFD.

TRACCIA N. 3 L’azienda Corvini SpA e un’azienda di produzione, commercializzazione e distribuzione al dettaglio e all'ingrosso di capi di abbigliamento. L'azienda disegna i capi, ne affida la realizzazione a diversi produttori, li prende in carico nel proprio magazzino, riceve richieste da svariati negozi, le soddisfa prelevando dal magazzino e spedendo i capi richiesti, gestisce il ritorno dei capi fallati o invenduti. Fino ad oggi il singolo capo è stato caratterizzato da un codice a barre con informazioni relative al modello, taglia, colore. Ora l'azienda si è dotata di un sistema RFID che associa ad ogni capo un codice di identificazione unico e permette una miglior tracciabilità del prodotto all'interno del sistema. Occorre sviluppare un sistema informativo necessario a gestire i capi all'interno dell'azienda. In particolare: - Per ogni capo occorre associare l'identificativo RFID con le informazioni relative al capo

stesso (modello, taglia, colore); - Per ogni capo occorre conoscere lo stato corrente all'interno della “supply-chain” aziendale; - Per ogni capo occorre tener traccia della sua ubicazione; - Per ogni capo occorre tener traccia della "storia" (quando e stato acquistato, da chi, se ha

riportato falli, se è stato restituito); - II sistema deve prevedere un sistema di business intelligence per l'analisi del dati relativa

alle statistiche di funzionamento dell'azienda;

4/2  

(identificare fornitori che producono numerosi capi fallati, clienti che restituiscono numerosi capi, etc.).

Dettagliare e ad integrare queste specifiche allo scopo di: 1. Delineare l'organizzazione aziendale, con particolare riferimento agli aspetti informativi.

Quindi indicando le tipologie di dati, la loro dinamica, i vincoli e le principali funzionalità che il sistema deve offrire, e i comportamenti del personale che governa il sistema.

2. Definire i principali use-case. 3. Fornire una rappresentazione funzionale e dinamica del sistema attraverso uno o più

strumenti di modellazione dei processi (BPMN, UML, ER). 4. Approfondire e dettagliare uno degli aspetti del progetto (integrando opportunamente le

specifiche proposte) e descrivere una progettazione dettagliata dello stesso.

1/2  

ESAME DI STATO PER L’ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE

I SESSIONE 2013

IV PROVA SCRITTA (01/10/2013)

SEZIONE A

INFORMATICA

TRACCIA N. 1

Sistema di rilevazione incendi e archiviazione dati territoriali Si intende realizzare un sistema in grado di monitorare un territorio montano di circa 150 Kmq, privo di copertura fonia/dati (sia wireless che wired). Il sistema dovrà rispondere ai seguenti requisiti:

monitoraggio a terra: attraverso la disposizione di opportuna sensoristica al suolo, il sistema dovrà essere in grado di rilevare prima possibile principi di incendio (segnalazione in tempo reale), movimenti franosi, variazioni significative della qualità/quantità della vegetazione, abusivismo edilizio, ecc.

monitoraggio satellitare: verrà sfruttato per integrare/sostituire le informazioni provenienti dal suolo, ipotizzando l’uso di satelliti non geostazionari con strumenti di verifica sia nella banda dell’ottico che non

archiviazione: tutti i dati rilevati (sia al suolo che via satellite) dovranno essere opportunamente archiviati

consultazione: la consultazione dell’archivio dovrà essere effettuato via web, con un opportuno sistema di autenticazione.

Il progetto dovrà esser diviso dal candidato in due parti. La prima parte riguarda l’acquisizione dei dati:

per quanto riguarda la rilevazione, indichi i criteri progettuali, le linee guida e le tecnologie/metodologie che intende utilizzare per la sua realizzazione.

per quanto riguarda l’analisi e classificazione degli eventi monitorati, definire una possibile architettura hardware/software indicando quali tecnologie/metodologie dovrebbero essere adottate ed una ipotesi di messa in esercizio dello stesso.

La seconda parte riguarderà il sistema di archiviazione/consultazione dei dati, per il quale si dovranno condurre le fasi di “analisi e specifica dei requisiti” e di “progettazione”. Questi in sintesi i requisiti utente:

1. consultazione dei dati (video, audio, immagini, ecc.) relativi a:

◦ una certa tipologia di eventi

◦ un certo periodo storico

◦ una certa zona di interesse

◦ una certa tipologia di entità 2. l’inserimento di metadati associati agli oggetti multimediali inseriti in archivio 3. cancellazione automatica di dati acquisiti da più di 5 anni 4. cancellazione di dati su richiesta dell’utente 5. accesso, previa autenticazione, via web

2/2  

Si fornisca un dimensionamento di massima degli apparati hardware necessari all’intero sistema. Si completino le specifiche progettuali laddove queste risultino carenti o incomplete con opportune ipotesi. Al progetto deve essere allegata una breve relazione dalla quale possano essere desunte le normative specifiche di riferimento, i criteri di progettazione, con particolare riferimento alla sicurezza ed alla economia della gestione, il dimensionamento di dettaglio di qualche particolare costruttivo.

TRACCIA N. 2 Si realizzino gli schemi progettuali di una rete locale (LAN) che consenta di cablare secondo lo standard EIA/TIA 562 (e relative estensioni) due edifici appartenenti ad un unico ente. I due edifici sono dislocati ai lati di una strada statale e ciascuno si estende su 3 piani. L’utilizzo dei piani è così concepito: piano terra uffici relazioni con il pubblico (20 postazioni), reception e laboratori informatizzati (100 postazioni); primo piano uffici progettazione (40 postazioni); terzo piano area commerciale dell’ente (15 postazioni).

Si preveda inoltre di sezionare la rete con switch layer 3 (router) individuando per ciascun piano una rete IP distinta.

Infine si preveda un sistema di protezione dagli attacchi esterni perpetuabili via rete dati, inserendo una ulteriore zona dove possano risiedere i server aziendali (visibili all’esterno).

Sulla scorta di quanto detto, il candidato rediga una relazione progettuale descrittiva del sistema da realizzare. Si evidenzino i criteri e le metodologie di progettazione e di sviluppo adottati. Il candidato descriva, inoltre, le verifiche ed i collaudi ipotizzabili sul sistema, una volta che questo sia stato implementato.

TRACCIA N. 3

Un ente dispone di 4 diverse sedi dislocate su un territorio geograficamente esteso (distanza media tra le sedi di 20 km). Si vuole realizzare una rete dati:

- divisa in due parti: backbone e rete di accesso

o backbone deve disporre di almeno 200Mbps di banda passante

o la rete di accesso deve disporre di almeno 54Mbps di banda passante

- in cui deve essere possibile creare VLAN nella rete di accesso

- in cui deve essere creare VPN per connettere diverse sedi

- in cui sia prevista QoS per gestire opportunamente stream audio/video sia in tempo reale che on demand (Video on Demand – VoD)

Il candidato scelga gli apparati attivi e le componenti passive che reputa più opportune e sulla scorta di quanto detto, rediga una relazione progettuale descrittiva del sistema da realizzare. Si evidenzino i criteri e le metodologie di progettazione e di sviluppo adottati. Il candidato descriva, inoltre, le verifiche ed i collaudi ipotizzabili sul sistema, una volta che questo sia stato implementato.

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ESAME DI STATO PER L’ABILITAZIONE ALLA PROFESSIONE DI INGEGNERE

I SESSIONE 2013

IV PROVA SCRITTA (01/10/2013)

SEZIONE A

INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI

TRACCIA N. 1

Si consideri lo schema seguente

dove x1,a(t) e x2,a(t) sono segnali in banda base, con banda monolatera rispettivamente di 25 kHz e 2.5 kHz, e Ha(f) é la risposta armonica del filtro; Ha(f) è nulla al di fuori di [-B,B], dove B=50 kHz, ed è un derivatore per tutti i segnali con spettro contenuto in quest'intervallo. 1. Trovare la banda del segnale ya(t). 2. Trovare Ha(f) e la sua corrispondente risposta impulsiva ha(t). Disegnare poi modulo e fase di Ha(f). Per ragioni di costo, si vuole realizzare l'operazione di moltiplicazione e successiva derivazione in numerico e si utilizza lo schema seguente.

I blocchi t/n ed n/t effettuano la conversione, rispettivamente, da tempo-continuo a tempo-discreto e da tempo-discreto a tempo-continuo utilizzando un passo T. La risposta armonica del filtro è H() e l'intero sistema va progettato in modo che realizzi lo schema (a), cioè in modo che ŷa(t) = k ya(t), per qualche costante k>0. 3. Determinare il minimo valore del passo T. 4. Progettare il filtro, cioè trovare H() e la sua corrispondente risposta impulsiva h(n). Disegnare poi modulo e fase di H(). Per ragioni di implementabilià viene richiesto che il filtro nello schema (b) abbia lunghezza 5 (cioè che la sua risposta impulsiva sia nulla al di fuori dell'insieme {-2,-1,0,1,2}). Sia ĥ(n) la risposta impulsiva di tale filtro ottenuta a partire da h(n).

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5. Progettare il filtro, cioè trovare ĥ(n) e la sua corrispondente risposta armonica Ĥ(). Disegnare poi modulo e fase di Ĥ(). 6. Calcolare l'errore quadratico (cioè l'energia di h(n)-ĥ(n)) che si commette con tale approssimazione. 7. Suggerire una implementazione alternativa del filtro con risposta impulsiva a lunghezza finita ma non necessariamente vincolata ad h(n). Riportare risposta impulsiva e risposta armonica, ed elencare vantaggi e svantaggi dell'alternativa proposta rispetto al filtro progettato al punto 5.

TRACCIA N. 2 Con riferimento alla figura, il candidato determini, alla frequenza di 1Ghz, d1 minimo ed il conseguente d2 minimo in modo da adattare per uniformità il carico ZC = 60-j45, sapendo che le linee di trasmissione sono linee bifilari in aria (r = r = 1) ed hanno impedenza caratteristica Z0 =

75, che lo stub è chiuso su un circuito aperto, che il resistore ha resistenza R = 15 ed il condensatore capacità C = 25pF. Successivamente, il candidato determini d2 minimo nei casi in cui: 1) al condensatore si sostituisca un induttore di induttanza L = 10nH, 2) al circuito aperto si sostituisca un corto circuito. Il candidato determini, infine, la potenza dissipata da ciascuna impedenza, l’energia elettrica immagazzinata dal condensatore, l’energia magnetica immagazzinata dall’induttore e l’energia elettromagnetica immagazzinata nei tratti di linea di lunghezza d1 e d2, sapendo che l’ampiezza dell’onda incidente è V+ = 3.5V.

TRACCIA N. 3 Progetto di un'intranet aziendale con servizi VoIp e gestione della Quality of Service (QoS).  

1. Descrivere il progetto della rete aziendale basata su TCP/IP mostrata in figura in cui è disponibile una subnet ip di indirizzi privati tipo 192.168.0.0|22, rispondendo ai seguenti quesiti: a. Distribuire gli indirizzi disponibili fra le varie LAN della intranet aziendale scegliendo i valori

di X Y ed M per ognuna delle reti A, B, C, D, E. b. Descrivere e motivare le configurazioni dei router necessarie per consentire l'accesso ad

internet e ad ognuna delle reti di figura. c. Descrivere e motivare le configurazioni degli host affinché possano raggiungere la rete internet

e gli altri host dell'intranet. d. Supponendo che nella rete C vi sia un Server Web descrivere le configurazioni necessarie

affinché sia raggiungibile solo sul port 80 dalle stazioni delle reti A, B, D, E intranet. e. Supponendo che nella rete C vi sia un Server Web descrivere le configurazioni necessarie

affinché sia raggiungibile da internet. f. Descrivere brevemente il funzionamento del VoIp, citando e descrivendo i servizi ad esso

correlati, ed indicare dove inserireste nella intranet un server Voip e come lo configurereste per

ZC Z0, 0  Z0, 0

d2 

d1 

C 

Z0, 0

R 

V+ 

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consentire ai telefoni presenti sulla intranet di raggiungere la PSTN (Public Switched Telephone Network) e gli altri interni.

g. Descrivere le configurazioni del Router E, A2 ed A1, affinché il traffico dati utilizzi il link wireless mentre quello VoIp il link wired a 384 Kb/s.