UN PONTE TRA DIDATTICA E LAVORO AL POLITECNICO DI MILANO

Una testimonianza preziosa dal mondo dell’università: defnire percorsi di eccellenza mettendo insieme didattica e tecnologie avanzate è possibile. Con questa premessa gli studenti del corso MADEF del Politecnico di Milano (guidati dal professor Stefano Malavasi) hanno portato a termine progetti complessi commissionati da aziende globali. Samuele Gioffreda, Lorenzo Rivolta, Alberto Maspero, Davide Troiani*

Il Politecnico di Milano nel 2020 si è ancora una volta confermato come la migliore università in Italia secondo il QS world Ranking, occupando posizioni di rilievo anche a livello internazionale. Uno dei maggiori punti di forza sottolineati da tale classifca è il “Graduate Employability Ranking”, per il quale il Politecnico si posiziona al quarantunesimo posto a livello globale, rendendo evidente come la formazione tecnica fornita ai laureati sia uno dei maggiori punti di forza dell’ateneo. Gli esami universitari sono improntati a fornire a studenti come noi una preparazione teorica di rilievo. Il corso MADEF, un’esperienza unica

Una novità proposta dallo scorso anno nella scuola di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale del Politecnico di Milano è il corso di MADEF ovvero “Management and control-design of fuid dynamic processes”, erogato per noi studenti, iscritti al corso di laurea magistrale di ingegneria Idraulica. Il corso, propriamente detto, in didattica innovativa propone allo studente di ampliare le sue conoscenze rispetto alla risoluzione di problemi legati alla meccanica dei fuidi attraverso lezioni frontali curate dal docente a supporto di un’attività pratica curata da aziende partner. L’attivazione del corso è stata sostenuta dall’AIS (Associazione Italiana Strumentisti), dal docente Stefano Malavasi e dalle aziende KSB Italia S.p.a, leader nella costruzione di pompe idrauliche e Endress + Hauser Italia S.p.a. leader nella produzione di strumentazione di misura, servizi e soluzioni per l’ingegneria dei processi industriali. L’esame verte su un progetto assegnato da tutor aziendali a team di studenti con l’obiettivo di simulare, step by step, l’attività lavorativa vera e propria. La scelta di frequentare il corso non è stata diffcile, la nostra attenzione è stata subito catturata dalla possibilità di collaborare con multinazionali del settore a fronte di temi per noi poco conosciuti, ma con la garanzia di un supporto da parte di tutor esperti e altri più giovani che, come noi, hanno studiato al Politecnico di Milano. Il revamping di impianto con Endress+Hauser

I primi a raccontare la propria esperienza sono i componenti del team guidato dal dottor Luigi Vigo di Endress+Hauser (E+H). Una visione di insieme sulla strumentazione adibita a raccogliere dati sulle principali grandezze fsiche che si trovano nei processi industriali è parte mancante del nostro bagaglio culturale. Già dalla presentazione dell’azienda E+H e dalle prime informazioni sul progetto che si sarebbe dovuto svolgere, abbiamo capito l’importanza di tale ambito ingegneristico. A noi è stato commissionato un progetto che verte sul revamping energetico di un impianto generatore di vapore dotato di una caldaia a tubi fumo. Il progetto è stato svolto interamente con modalità a distanza nel rispetto e tutela della salute pubblica e delle regole imposte per via dell’emergenza sanitaria legata al Covid 19. Per fornirci una preparazione teorica adeguata sulle tematiche affrontate in un progetto comune per gli specialisti del settore, ma non per noi studenti di ingegneria, sono stati organizzati seminari ad hoc nei quali specialisti di E+H sono stati in grado di illustrarci i principali metodi di misura legati alle variabili portata, temperatura, pressione, livello e strumenti di analisi. Parallelamente ai seminari, i tutor aziendali e il docente ci hanno fornito le conoscenze di base del project management per poter organizzare il lavoro coerentemente con gli standard lavorativi. Oltre ai calcoli energetici comuni per poter scegliere la soluzione impiantistica che producesse il miglior rapporto costo-benefcio tra investimento e risparmio energetico, il nostro compito è stato quello di scegliere dal catalogo dell’azienda produttrice gli strumenti dedicati non solo a raccogliere i dati da trasmettere al gestore dei servizi energetici per la richiesta dei certifcati bianchi, ma anche sostituire strumenti obsoleti con alcuni di nuova tecnologia, oppure aggiungere nuovi strumenti nelle parti di impianto che ne erano prive. Gli strumenti che andranno posizionati in campo sono stati progettati per poter essere connessi alla rete dati già esistente. Oltre alla mera scelta della strumentazione ci è stato richiesto di implementare i principali loop di controllo per la regolazione dell’impianto. Di fondamentale importanza è stata, appunto, l’ultima parte del

lavoro nella quale siamo entrati nell’ottica di un processista. Proprio attraverso la regolazione dell’impianto, dovuta all’effcienza della misura degli strumenti E+H non solo si facilita la gestione dell’impianto stesso, ma se ne trae, anche, un benefcio economico consistente.

Il progetto di recupero energetico KSB

Il secondo progetto è stato commissionato dall’azienda KSB. In questo caso il progetto verteva sull’analisi di tre differenti situazioni in cui un cliente richiedeva un’indagine sulle possibilità di installare un sistema di recupero energetico all’interno di impianti preesistenti. KSB in tale ambito propone l’utilizzo delle cosiddette PAT, ovvero Pumps As Turbines, delle macchine che hanno le medesime funzionalità di una turbina seppur utilizzando il corpo macchina di una pompa. Questo sistema innovativo non è ancora diffusamente utilizzato ma possiede enormi potenzialità. Noi studenti in questo caso avevamo come obiettivo non solo di concludere il progetto essendo in grado di proporre al cliente la soluzione più vantaggiosa possibile, andando a prevedere quale potesse essere tra le differenti proposte di macchinari dell’azienda la più adatta a seconda delle problematiche del sito in esame, ma anche di defnire un iter procedurale da poter seguire per dimensionare impianti di PAT. Grazie al costante contatto con l’ingegnere Davide Romanó, area manager di KSB Italia, noi studenti abbiamo studiato tre progetti, ognuno dei quali soggetto a problematiche differenti, che ci hanno permesso infne di avere un’idea più precisa sugli ambiti di applicabilità di queste macchine. Durante l’analisi dei casi studio abbiamo avuto l’occasione di mettere in pratica conoscenze teoriche fornite dall’ateneo e acquisirne di nuove tramite il supporto dell’azienda. Il nostro lavoro è stato impostato settimanalmente con scadenze e “riunioni” seppur via computer che ci hanno permesso di interfacciarci con una realtà a noi non familiare. Ognuno dei tre progetti è stato suddiviso in un’analisi statistica preliminare dei dati a disposizione per caratterizzare con la maggiore accuratezza possibile il problema in esame. Successivamente partendo da questa prima indagine abbiamo scelto la macchina adeguata in funzione della maggiore energia recuperabile ed infne abbiamo terminato lo studio controllando la fattibilità economica del progetto. Conclusioni

Alla fne dell’esperienza scolastica-lavorativa i nostri feedback non possono che essere molto positivi. In particolare, collaborare con aziende multinazionale come KSB e E+H ha permesso a noi componenti dei due team, in primis di capire l’importanza del lavoro di gruppo e dei rapporti interpersonali tra colleghi, in secondo luogo di percepire come l’organizzazione del lavoro sia fondamentale per il rispetto delle tempistiche previste dettate dalle richieste di un cliente. È risultato evidente che il lavoro a distanza ha complicato di molto la collaborazione tra i membri del gruppo di lavoro, aggiunto al fatto che non esisteva un rapporto antecedente all’inizio del corso tra noi colleghi e dal fatto che alcuni di essi fossero stranieri. La presenza di studenti Erasmus testimonia come questa modalità di didattica abbia delle affnità con i corsi erogati in un’università estere, attraendo studenti di diverse nazionalità. Ovviamente il sia i seminari che le lezioni da parte del docente, nonché gli elaborati fnali sono in lingua inglese. D’altro canto, la modalità a distanza ci ha permesso di mantenere un contatto costante, anche se non di persona, con i tutor. Da essi abbiamo estratto la maggior quantità di informazioni possibile per poter eseguire un elaborato che soddisfacesse le richieste iniziali. Il non poter usufruire delle risorse aziendali in termini di programmi, spazi di lavoro e risorse in generale ha sicuramente infuito negativamente sulle ore impiegate per la realizzazione del progetto. Infne, il non aver vissuto in prima persona il posto di lavoro è sicuramente un rammarico, ma tutti noi pensiamo che il rapporto costruito con i tutor sia il vero fore all’occhiello di questa esperienza. Dal punto di vista di conoscenze personali abbiamo appreso nozioni di base sui principali strumenti che si utilizzano nella pratica, scoprendo il “mondo nascosto” che regola e monitora qualsiasi processo industriale, abbiamo dato uno sguardo più profondo alle applicazioni e alle problematiche legate all’utilizzo di macchine e strumenti nella realtà e non solo tra le pagine dei libri, e abbiamo imparato la sostanziale differenza tra un progetto universitario ed uno lavorativo.

Entrambi i progetti sono correlati da prospetti economici per giustifcare al cliente il preventivo di spesa. Grazie alla visione lavorativa del progetto, la nostra mentalità non è stata quella del classico studente che mira ad un buon voto, ma quella di un progettista che deve far conciliare i calcoli matematici con quelli economici, soddisfacendo così sia il cliente fnale sia l’azienda. *Team di ricerca del corso MADEF, Ingegneria Idraulica, Politecnico di Milano Link Management and Control Design of Fluid Dynamic Processes www.fuidlab.polimi.it/education/couses/24-education/47-management-control Endress+Hauser Italia www.it.endress.com/it KSB Italia www.ksb.com/ksb-it Per l’importanza che ha avuto nella crescita personale di tutti i partecipanti al corso vogliamo concludere manifestando la nostra gratitudine nei confronti di chi ci ha permesso di partecipare a questa esperienza, con l’augurio e l’invito di continuare su questa linea e di promuovere questo tipo di didattica anche in altri corsi di

studio. Keywords: Madef, Politecnico di Milano, revamping energetico, certifcati bianchi, project management, Pumps As Turbines, meccanica dei fuidi

A BRIDGE BETWEEN TEACHING AND WORK AT POLITECNICO DI MILANO

A precious testimony from the university world: defning paths of excellence by combining teaching and advanced technologies is possible. With this premise, the students of the MADEF course at Politecnico di Milano (led by Professor Stefano Malavasi) have completed complex projects commissioned by global companies. Samuele Gioffreda, Lorenzo Rivolta, Alberto Maspero, Davide Troiani*. The Politecnico di Milano in 2020 has once again confrmed itself as the best university in Italy according to the QS World Ranking, occupying important positions also at international level. One of the major strengths highlighted by this ranking is the “Graduate Employability Ranking”, for which the Polytechnic is ranked in 41st place globally, making it clear that the technical training provided to graduates is one of the major strengths of the university. The university exams are designed to provide students like us with an important theoretical preparation. The MADEF course, a unique experience A novelty proposed since last year in the School of Civil, Environmental and Territorial Engineering at the Politecnico di Milano is the MADEF course “Management and control-design of fuid dynamic processes”, provided for us students enrolled in the Master’s degree course in Hydraulic Engineering. The course, properly said, in innovative didactics proposes to the student to widen his knowledge about the resolution of problems related to fuid mechanics through frontal lectures by the teacher in support of a practical activity carried out by partner companies. The activation of the course was supported by AIS (Associazione Italiana Strumentisti), by the teacher Stefano Malavasi and the companies KSB Italia S.p.a, leader in the construction of hydraulic pumps and Endress + Hauser Italia S.p.a. leader in the production of measuring instruments, services and solutions for industrial process engineering. The exam focuses on a project assigned by company tutors to teams of students with the aim of simulating, step by step, the actual work activity. The choice to attend the course was not diffcult, our attention was immediately captured by the possibility of collaborating with multinationals in the sector in the face of issues that we are not familiar with, but with the guarantee of support from experienced tutors and other younger ones who, like us, have studied at the Politecnico di Milano. Plant Revamping with Endress+Hauser The frst to tell their experience are the members of the team led by Dr. Luigi Vigo of Endress+Hauser (E+H). An overview of the instrumentation used to collect data on the main physical quantities found in industrial processes is a missing part of our cultural background. Already from the presentation of the E+H company and the frst information about the project that was to take place, we understood the importance of this engineering feld. We were commissioned to carry out a project on the energy revamping of a steam generator system equipped with a smoke tube boiler. The project was carried out entirely remotely in compliance with and protection of public health and the rules imposed due to the health emergency linked to Covid 19. In order to provide us with adequate theoretical preparation on the issues addressed in a common project for specialists in the feld, but not for us engineering students, ad hoc seminars were organized in which E+H specialists were able to show us the main measurement methods related to the variables fow rate, temperature, pressure, level and analysis tools. In parallel to the seminars, the company tutors and the lecturer provided us with the basic knowledge of project management in order to be able to organize the work in line with working standards.

In addition to common energy calculations to be able to choose the plant solution that would produce the best cost-beneft ratio between investment and energy savings, our task was to choose from the manufacturer’s catalog the tools dedicated not only to collect data to be transmitted to the energy services manager for the request of white certifcates, but also replace obsolete tools with some new technology, or add new tools in the parts of the plant that were lacking. The tools that will be placed in the feld have been designed to be connected to the existing data network. In addition to the mere choice of instruments, we were asked to implement the main control loops for the regulation of the plant. Of fundamental importance was, in fact, the last part of the work in which we entered into the perspective of a processor. Precisely through the regulation of the plant, due to the effciency of the measurement of E+H instruments, not only the management of the plant itself is facilitated, but also derives a substantial economic beneft.

The KSB energy recovery project The second project was commissioned by KSB. In this case the project focused on the analysis of three different situations in which a client requested an investigation into the possibilities of installing an energy recovery system within existing plants. KSB in this feld proposes the use of the so-called PATs, or Pumps As Turbines, machines that have the same functionality of a turbine even if using the machine body of a pump. This innovative system is not yet widely used but has enormous potential. We students in this case had as objective not only to conclude the project being able to propose to the customer the most advantageous solution possible, going to predict which of the different proposals of the company’s machinery could be the most suitable according to the problems of the site in question, but also to defne a procedure to be followed to size PAT plants. Thanks to the constant contact with the engineer Davide Romanó, area manager of KSB Italia, we students have studied three projects, each of them subject to different problems, which fnally allowed us to have a more precise idea about the areas of applicability of these machines. During the analysis of the case studies we had the opportunity to put into practice theoretical knowledge provided by the university and to acquire new ones through the support of the company. Our work has been set weekly with deadlines and “meetings”, albeit via computer, which allowed us to interface with a reality not familiar to us. Each of the three projects has been divided into a preliminary statistical analysis of the available data in order to characterize the problem under examination with the greatest possible accuracy. Subsequently, starting from this frst survey, we chose the appropriate machine according to the greater recoverable energy and fnally we fnished the study by checking the economic feasibility of the project. Conclusions At the end of the school-work experience our feedback can only be very positive. In particular, working with multinational companies such as KSB and E+H has allowed us members of the two teams, frst of all to understand the importance of teamwork and interpersonal relationships between colleagues, and secondly to perceive how the organization of work is fundamental for the respect of the expected timing dictated by a client’s requests. It became clear that distance working made collaboration between the members of the team very complicated, added to the fact that there was no relationship prior to the beginning of the course between us colleagues and the fact that some of them were foreigners. The presence of Erasmus students shows how this mode of teaching has some similarities with the courses provided in a foreign university, attracting students of different nationalities. Obviously, both the seminars and the lectures by the teacher, as well as the fnal works are in English. On the other hand, the distance learning mode has allowed us to maintain constant contact, even if not in person, with the tutors. From them we

have extracted as much information as possible in order to be able to execute a paper that meets the initial requirements. Not being able to use the company’s resources in terms of programs, workspaces and resources in general has certainly negatively affected the hours spent on the project. Finally, not having experienced the job at frst hand is certainly a regret, but we all think that the relationship built with the tutors is the real fagship of this experience. From the point of view of personal knowledge we have learned basic notions about the main tools used in practice, discovering the “hidden world” that regulates and monitors any industrial process, we have taken a deeper look at the applications and problems related to the use of machines and tools in reality and not only between the pages of books, and we have learned the substantial difference between a university project and a work project. Both projects are correlated by economic prospectuses to justify the cost estimate to the customer. Thanks to the working vision of the project, our mentality was not that of the classic student who aims at a good grade, but that of a designer who has to reconcile mathematical calculations with economic ones, thus satisfying both the fnal customer and the company. For the importance it has had in the personal growth of all course participants, we would like to conclude by expressing our gratitude to those who have allowed us to participate in this experience, with the wish and invitation to continue along this line and to promote this type of teaching also in other courses of study. *Research team of the MADEF course, Hydraulic Engineering, Politecnico di Milano. Link Management and Control Design of Fluid Dynamic Processes www.fluidlab.polimi.it/education/courses/24-education/47-management-control Endress+Hauser Italy www.it.endress.com/it KSB Italy www.ksb.com/ksb-it Keywords: Madef, Politecnico di Milano, energetic revamping, white certifcates, project management, Pumps As Turbines, fuid mechanics