Mariano Calatozzolo

Silvestro Natoli

Le nuove indicazioni ministeriali dell’indirizzo “Chimica,&nbsp;Materiali e Biotecnologie”&nbsp;articolazione&nbsp;“Chimica e Materiali” mostrano una tendenza alla compressione dei contenuti ispirandosi ad una logica di “razionalizzazione” delle risorse umane ed economiche anziché alle esigenze della società ed agli obiettivi del processo formativo. In particolare, sono state sacrificate 4 ore settimanali di materie di indirizzo, rendendo necessaria la soppressione di “Chimica-Fisica” per evitare un’eccessiva frammentazione delle discipline chimiche in relazione alle ore a disposizione. La nuova edizione del manuale accoglie queste indicazioni, assicurando una stretta connessione con la scansione dei programmi ministeriali ma, allo stesso tempo, gli argomenti centrali della disciplina sono sviluppati in maniera da consentire al docente di scegliere le conoscenze da trasmettere, tra tutte quelle indicate nelle indicazioni ministeriali, in base agli obiettivi formativi fissati e di sviluppare gli opportuni approfondimenti. Le principali novità riguardano i contenuti di “Chimica-Fisica” direttamente correlate alla disciplina di Tecnologie Chimiche che sono state incluse nel piano dell’opera. In particolare: <ul><li>lo studio degli equilibri tra fasi diverse che sono collegati alla trattazione di tutte le operazioni unitarie basate sul raggiungimento di condizioni di equilibrio tra fasi diverse;</li><li>lo studio della termodinamica e della cinetica chimica, ovvero i cardini teorici che consentono la corretta rappresentazione dei bilanci di materia e di energia e la definizione delle migliori condizioni operative di una reazione, sia per quanto riguarda le rese che le velocità di reazione.</li></ul>

1. Operare con le grandezze fisiche: il Sistema Internazionale

1.1 Il sistema internazionale

1.2 Il calcolo dimensionale e il principio di omogeneità

1.3 La conversione tra unità di misura

Glossario

Esercizi

2. Materiali per le tecnologie chimiche

2.1 Le caratteristiche meccaniche dei materiali

2.2 Gli acciai e le ghise

2.3 Materiali metallici non ferrosi

2.4 Materiali polimerici

2.5 Altri materiali

2.6 Uno sguardo al futuro: i nanomateriali

2.7 I processi corrosivi e la degradazione dei materiali

2.8 Prevenzione della corrosione

3. Le basi chimico-fisiche delle operazioni unitarie: diagrammi di stato e materiali

3.1 Gli equilibri di fase e i diagrammi di stato

3.2 Diagrammi di stato per soluzioni solide parzialmente miscibili

3.3 Il diagramma di stato ferro-carbonio

4. Stoccaggio e movimentazione dei solidi

4.1 Proprietà caratteristiche dei solidi

4.2 Stoccaggio dei solidi

4.3 Movimentazione dei solidi

5. Statica e dinamica dei liquidi

5.1 Statica dei liquidi

5.2 I liquidi in movimento

5.3 Dinamica dei liquidi ideali

5.4 I liquidi reali e le dissipazioni

5.5 Misura delle portate

6. Il trasporto dei liquidi

6.1 La prevalenza

6.2 Classificazione e campi d’impiego delle pompe

6.3 Pompe centrifughe

6.4 Pompe volumetriche

6.5 Pompe per applicazioni particolari

7. Stoccaggio e linee di trasporto dei fluidi

7.1 Stoccaggio dei fluidi

7.2 Tubazioni, elementi di linea, valvole

7.3 La direttiva "ped"

8. Separazione solido-liquido

8.1 La separazione solido-liquido

8.2 Il moto relativo dei solidi in un liquido

8.3 Impiego di flocculanti e polielettroliti

8.4 I sedimentatori

8.5 La filtrazione

8.6 La centrifugazione

9. Trattamenti delle acque grezze

9.1 Fonti di approvvigionamento delle acque grezze

9.2 Caratteristiche delle acque grezze

9.3 Requisiti per l’impiego delle acque

9.4 trattamenti delle acque

9.5 Adsorbimento su carboni attivi

9.6 Osmosi inversa

9.7 L'eliminazione dei gas disciolti

9.8 Cicli di trattamento completi

esercizi

10. Le basi chimico-fisiche delle operazioni unitarie: la teoria cinetica dei gas

10.1 Le leggi empiriche dei gas ideali

10.2 Il comportamento dei gas ideali secondo la teoria cinetico-particellare

10.3 Il comportamento dei gas reali

10.4 I diagrammi di andrews

11. Separazioni gas-solido e gas-liquido

11.1 Principi operativi e ambiti applicativi

11.2 Depolveratori inerziali

11.3 Separatori a umido

11.4 Depolveratori elettrostatici

11.5 Depolveratori a tessuto

12. Misura e controllo nei processi chimici

12.1 Generalità sul controllo automatico

12.2 Definizioni principali

12.3 L'anello di regolazione in retroazione

12.4 I controllori ed il controllo on-off

12.5 Rappresentazione degli anelli di regolazione

12.6 Gli elementi di misura

Appendici

Dizionario tecnico

Indice analitico

Bibliografia

Riferimenti

104 Caratteristiche operative 4   Stoccaggio e movimentazione dei solidi Il funzionamento di base è discontinuo poiché non è possibile utilizzare le usuali rotocelle che non sarebbero in grado di fare tenuta con pressioni così elevate. Anche se esistono speciali rotocelle per alta pressione, risulta conveniente utilizzare dei serbatoi, detti propulsori (v. Fig. 4.35) che funzionano secondo il ciclo seguente (v. Fig. 4.40). 1. Carico. Valvole aperte: V1, V4, V5. Si riempie il propulsore con il prodotto da trasportare; si chiude V1 e V4. 2. Pressurizzazione. Valvole aperte: V3. Si pressurizza fino a raggiungere la pressione di lavoro. 3. Trasporto. Valvole aperte: V2, V3, V5. Il prodotto è spinto dalla pressione lungo la tubazione fino a destinazione; si pressurizza man mano anche la linea per agevolare il trasporto; si chiude V2 e V3. 4. Spurgo. Valvole aperte: V4, V5. Si spurga la linea con gas compresso e si depressurizza il propulsore. V1 V3 Gas compresso Fig. 4.40 V5 V4 V2 Schema dei collegamenti principali di un propulsore. V1: valvola carico prodotto; V2: valvola scarico prodotto; V3, V5: valvole pressurizzazione; V4: valvola spurgo. Tutto il ciclo, come la pressione e la distribuzione del gas è necessariamente regolato da un sistema di controllo automatico, indispensabile, visto che di solito il funzionamento è stabile in un ristretto intervallo di velocità. Per rendere semicontinuo il processo si utilizzano due o più propulsori in batteria. Le modalità di movimento del solido sono diverse in relazione alle condizioni operative adottate e alle caratteristiche del materiale. Al di sotto dei 5 m/s è tipico il flusso a pistone, in cui il solido forma come dei  tappi , tratti di tubazione, praticamente pieni del solido granulare, alternati a cuscinetti di gas compresso che danno la spinta al movimento (v. Fig. 4.41). Fig. 4.41 04a CAPITOLO_075-106.indd 104 Movimento del solido a flusso a pistone (a  tappi ) nel trasporto pneumatico in fase densa. 27/04/12 11.31 

105 4.3   Movimentazione dei solidi In Fig. 4.42 è schematizzato un impianto di trasporto in fase densa, a singolo propulsore, che funziona secondo il ciclo descritto precedentemente, con movimento del solido a flusso a pistone. Sensori livello Filtro spurgo Filtro spurgo silo Silo di raccolta Valvola carico Propulsore Compressore Fig. 4.42 Rappresentazione di un impianto di trasporto in fase densa con movimento a flusso a pistone del solido. Si è già detto della necessità di un accurato sistema di controllo per il trasporto in fase densa che risulta comunque più delicato di quello in fase diluita. Anche la tipologia del solido trasportato e la sua granulometria, che non deve essere troppo ampia, influenzano le condizioni di funzionamento che inevitabilmente debbono cambiare se cambiano le caratteristiche del prodotto.   facile per questi impianti cadere in un regime di instabilità, con pericolose vibrazioni, o arrivare all intasamento della linea con blocco del trasporto. Inoltre anche i costi d impianto sono maggiori rispetto alla fase diluita, sia perché è un impianto in pressione, sia per il necessario sistema di controllo altamente sofisticato. Sono invece minori i costi energetici e la manutenzione e, soprattutto, non si ha il deterioramento di prodotti delicati, come con la fase diluita che, in tal caso, si tradurrebbero in pesanti costi d esercizio. 04a CAPITOLO_075-106.indd 105 27/04/12 11.31 

“Chimica, Materiali e Biotecnologie” con le nuove indicazioni ministeriali dell’indirizzo ispirandosi ad una logica di “razionalizzazione”

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Tecnologie chimiche industriali, Vol. 1

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