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

136 5   Statica e dinamica dei liquidi Alcuni valori per i materiali più comuni sono riportati in Tab. 5.3. tubazione (mm) Tubi nuovi PE, PVC, PRFV, Rame, Acciaio inox 0-0,02 Tubi nuovi Gres, Ghisa rivestita, Acciaio commerciale 0,05-0,15 Tubi in Cemento ordinario, tubi con lievi incrostazioni 0,10-0,4 Tubi con incrostazioni e depositi 0,6-0,8 Valori di scabrezza per materiali comuni. Tab. 5.3 Abaco di Moody La determinazione di l per il moto turbolento ha impegnato molti studiosi che hanno prodotto un gran numero di complesse espressioni. La diffusione dei computer, di software di calcolo generici e di software applicativi specifici, consente facilmente il calcolo immediato del fattore di attrito. Senza gli ausili informatici la via più pratica, e più tradizionale, è quella di utilizzare una rappresentazione grafica delle formule risolventi. La più comune è fornita dall Abaco di Moody (v. Fig. 5.23), proposto nel 1944 da Lewis Moody, docente di meccanica dei fluidi all università di Princeton. L abaco è un diagramma in scala logaritmica che riporta il fattore di attrito sulle ordinate e il numero di Reynolds sulle ascisse. Per valori di Re inferiori a 2000, in condizioni di moto laminare, l abaco riporta la (5.34) in scala logaritmica. Per valori di Re superiori a 4000 sono distinguibili due zone. Una prima zona, per moto turbolento non completamente sviluppato, in cui il fattore di attrito diminuisce all aumentare di Re. Nella seconda, con moto turbolento completamente sviluppato, le linee sono quasi orizzontali e praticamente l non dipende più da Re, ma solo dalla scabrezza relativa  , i cui valori si leggono sull asse verticale destro. esempio 5.13 Calcolare le perdite di carico continue in un tratto di tubo liscio di 4 cm di diametro interno, lungo 100 m in cui scorre acqua alla velocità di 3,14 m/s. Dati v 5 3,14 m/s;   5 9800 N/m3; d 5 4 cm 5 0,04 m;   5 0,001 Pa   s 5 0,001 kg/(m   s) Calcolo Re Re =   v  d 1000 kg/m 3   3,14 m/s   0,04 m = = 125600 0,001 kg/(m   s)   Calcolo di  y Dalla lettura dell Abaco di Moody si ha: y' =     05a CAPITOLO_109-146.indd 136 l 5 0,0172 L v2 100 m 3,142 m2/s2   = 0,0172     = 22 m d 2 g 0,04 m 2   9,81 m/s2 27/04/12 11.33 

05a CAPITOLO_109-146.indd 137 0,080 Fattore di attrito   zona critica moto laminare 0,070 moto turbolento moto turbolento completamente sviluppato Scabrezza relativa  /d 0,060 Mo t 0,050 o la  /d = 0,02 ar min e 0,040  /d = 0,01  /d = 0,008  /d = 0,006  /d = 0,005 0,030  /d = 0,004  /d = 0,003 0,025  /d = 0,002  /d = 0,0015 0,020  /d = 0,001  /d = 0,0008  /d = 0,0006  /d = 0,0004 0,015  /d = 0,0002  /d = 0,0001  /d = 0,00005 0,010 0,009  /d = 0,00001 0,008  /d = 0 1 2 3 4   10 1000 22/07/13 12.35 Fig. 5.23 5 6 7 8 9 1 3 2 3 4 5 6 7 8 9 1   104 10000 Abaco di Moody (fattore di attrito  /numero di Reynolds Re). 2 3 4 5 6 7 8 9 1   10 5 100000 2 3 4 5 6 7 8 9   106 1000000 10000000 Numero di Reynolds Re 

“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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