Davide Manca

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Research fields


Design and Simulation
Design of process units and chemical equipment
Conceptual design of chemical/industrial processes
Dynamic conceptual design for economic uncertainties, market fluctuations, demand/offer variability
Feasibility studies under price/cost uncertainty of OPEX terms

Process control and Optimization
Dynamic simulation of chemical processes
Conventional process control based on feedback loops
Model identification, soft sensors
Model based control – Model Predictive Control
Data reconciliation and coaptation
On-line optimization and supervision of chemical plants

Process safety
Dynamic modeling of accidents (industrial, transportation, civil) and event reconstruction
Liquid/Gas emissions, pool spreading, ignition, pool fire, jet fire, flash fire, fireball,
thermal radiation, thermal load, equipment resistance, gas (buoyant and dense) dispersion
Detonation of solid explosives, blast, overpressure, impulse, radiation, seismic wave
Design for maximum explosive load of warehouses/depots according to safety thresholds
Top events identification and quantification
Safety Reports (EC Seveso Directives)
Operator training simulation
Real-time performance assessment of field and control-room operators

Pharma processes
Microencapsulation of active principles
Release of drugs in the human body
Pharmacokinetic modeling based on compartment models with anatomy/physiology contributes
Process Analytical Technologies (PAT) and Quality by design (QbD)
Design of batch and continuous equipment in the pharma industry
Granulators, driers, perforated pans
Process monitoring of the assigned recipe
Optimal trajectory of process setpoints for on-, in-line control
Real-time photographic techniques for not intrusive control of process variables and end-point identification
Physiologically based pharmacokinetics and pharmacodynamics of per-os, endovenous, transdermic drugs (PBPK, PD)
Individualized PBPK and PD models for optimal drugs dosage/administration
Model predictive control of endovenous anesthesia. Closed loop techniques for automated anesthetic and analgesic administration
Covid-19 and Covid-2X modeling for decision making in hospitals
Online training of anesthetists and performance assessment
Decision support systems for the optimal monitoring and operation of endovenous anesthesia
Early warning systems for Covid-19 and Covid-2X dynamic tracking. Identification of possible drifts and deviations from the expected dynamic evolution



International Research Cooperations

Prof. J.A. Fay – MIT, USA, “Pool spreading and evaporation”
PhD. S. Hanna – Hanna Consulting, USA, “Pool spreading and evaporation”
Prof. D.M Webber – HSE, UK, “Pool spreading and evaporation”
Prof. P.W.M. Brighton – HSE, UK, “Pool spreading and evaporation”
PhDs M. Brown, Reisner, Chang – LANL, USA, “Dispersion of heavy and buoyant gases in complex industrial environments”
Prof. P. A. Webley , Monash University – Australia, “Numerical solution of stiff ODE systems”
Prof. U. Diwekar – Vishwamitra Research Institute, USA, “Multiobjective optimization of fuel-cell systems for trucks”
Prof. V. Plesu – Bucarest, Romania – Reviewer of the Ph.D. thesis of Petrica Iancu “Process integration for water minimization in oil processing and petrochemistry”
Prof. R. Aguilar-López – Special issue of Chemical Product and Process Engineering “Process modeling and Control”, Departamento de Biotecnología y Bioingeniería, CINVESTAV-IPN – Mexico
Prof. I. Mujtaba – Bradford University, UK – Research activity on Water Desalination Systems
Prof. IL Moon – Yonsei University, Korea – Price forecast of commodities and utilities
Prof. Fengqi You – Northwestern University, USA – Supply chain management
Prof. Annette Kluge – Duisburg University, Germany – Human factors in industrial operators training
Prof. Kjell Ivar Øvergård – Buskerud and Vestfold University College, Norway – Human Factors in the maritime sector


European Community Projects

Virthualis: VIrtual RealiTy and HUman Factors AppLications for Improving Safety
Pre-Emergencies: an EC DG Environment cofinanced project


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Campi di Ricerca e Attività scientifica

Progettazione di operazioni unitarie e di impianti
Simulazione ed identificazione di processo. Reti neurali
Modellazione dettagliata di processi chimici

Dinamica dei processi e Controllo basato su modello. Model Predictive Control.
Ottimizzazione e Supervisione di processi chimici. Tecniche convenzionali ed Algoritmi genetici
Supply Chain Management

Impianti di Termovalorizzazione
Diagnostica termografica di cavità radianti

Microincapsulazione di farmaci
Attivazione meccanochimica di principi primi ad alta energia
Ottimizzazione della progettazione e dello scheduling di processi discontinui
PAT – Process Analytical Technologies per il settore farmaceutico, chimica fine ed alimentare
Farmacocinetica e farmacodinamica. Somministrazione orale, endovenosa, transdermica
Modelli PBPK e PD per la somministrazione ottimale di farmaci
Controllo basato su modello per l’anestesia total endovenosa.Metodi ad anello chiuso per il controllo automatizzato di anestetico ed analgesico
Modellazione del fenomeno Covid-19 e Covid-2X per il supporto alla presa di decisione in ospedale
Addestramento e formazione online di specializzandi anestesisti e valutazione delle prestazioni
Sistema di presa della decisione per monitorare e condurre in modo ottimale l’anestesia totale endovenosa
Sistemi predittivi per l’identifazione della deriva e deviazione della pandemia Covid-19 e Covid-2X a supporto della pianificazione e gestione dell’emergenza in ospedale

Rischio chimico-industriale, Direttiva Seveso II e III, Elaborato di Rischio di Incidente Rilevante, Rapporti di Sicurezza
Programmazione e gestione dell’emergenza
Modellazione delle emissioni e ricadute al suolo di specie micro e macroinquinanti
Emissioni di gas a effetto serra ai sensi direttiva 2003/87/CE

Calcolo numerico, sistemi AE, ODE, DAE, Ottimizzazione MILP e MINLP

Formazione Universitaria

Laurea in ingegneria Chimica
Dottorato di Ricerca in Ingegneria Chimica

Carriera Accademica

Ricercatore I15D (attuale ING-IND/26) nel 1995
Ricercatore Confermato I15D (attuale ING-IND/26) nel 1998
Professore Associato ING-IND/26 nel 2002
Professore Associato Confermato ING-IND/26 dal 2005

Attività Didattiche e di Formazione

Laurea di primo livello: Calcoli di Processo dell’Ingegneria Chimica; Strumentazione e Controllo degli Impianti Chimici
Laurea Specialistica: Process Systems Engineering; Progettazione di Processo e Analisi dei Costi; Sicurezza della Città e del Territorio
Laurea Vecchio Ordinamento: Teoria dello Sviluppo dei Processi Chimici II
Dottorato di ricerca: Metodi avanzati per la progettazione ed ottimizzazione di processo

Docente Fisica Tecnica per corsi SILSIS
Docente scuole di dottorato: ADP, AMO, CIP, MEMIC
Docente corsi di Formazione Permanente e Master: POLIMI, AIRU, IREF
Tutor di attività di tirocinio per laurea di primo livello
Relatore di tesi di laurea per laurea di secondo livello


Cariche Ricoperte

Commissione Relazioni Esterne
Commissione Permanente Consiglio Corso di Studi in Ingegneria Chimica
Commissione Informatica di Dipartimento
Giunta di Dipartimento
Commissione Pubblicazioni di Dipartimento
Commissione Ristrutturazione sede Leonardo


Progetti Europei

Virthualis: VIrtual RealiTy and HUman Factors AppLications for Improving Safety
Pre-Emergencies: an EC DG Environment cofinanced project

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