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

168 6   Il trasporto dei liquidi 1) Cavo elettrico; 2) pressacavo; 3) coperchio; 4) cuscinetto; 5) supporto cuscinetto; 6) motore; 7) albero; 8) cuscinetto; 9) tenuta meccanica inferiore; 10) camera olio tenute; 11) anello MIM; 12) tenuta meccanica inferiore; 13) girante; 14) corpo pompa; 15) piede d appoggio; 16) bocca aspirante. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 Principio del vortice 14 13 Fig. 6.9 Pompa sommersa. 15 16 6.3.2 Cavitazione e npSH Tensione di vapore Pressione all interno della girante 06a CAPITOLO_157-178.indd 168 Il fenomeno della cavitazione, che consiste nella formazione di vapore all interno della pompa, rappresenta uno degli aspetti più importanti da tenere in considerazione per la corretta scelta ed installazione di una pompa centrifuga. Per comprendere bene il fenomeno è necessario riferirsi alla tensione di vapore di una sostanza, che è definita come la pressione esercitata dal vapore in equilibrio dinamico con il suo liquido. Si intende per equilibrio dinamico la condizione per cui le moli di liquido che evaporano nell unità di tempo eguagliano quelle di vapore che condensano. La tensione di vapore è caratteristica della sostanza e aumenta all aumentare della temperatura. L ebollizione si verifica proprio quando la tensione di vapore eguaglia la pressione applicata al liquido. Ad esempio, la tensione di vapore dell acqua a 100°C è di 1 atm, mentre è noto che se la pressione applicata è inferiore ad 1atm la temperatura di ebollizione sarà inferiore a 100°C. Viceversa per pressioni superiori la temperatura di ebollizione aumenta oltre i 100°C. In una pompa centrifuga l occhio della girante, ovvero la sezione di ingresso del liquido, è un punto particolarmente critico in cui la pressione si abbassa molto a causa dell elevata velocità che acquista il liquido entrando nella pompa. In questo 27/04/12 11.36 

169 6.3   Pompe centrifughe punto è elevato il rischio che la pressione scenda sotto il valore della tensione di vapore del liquido provocandone la vaporizzazione. Istallazione corretta Pasp Tensione di vapore Aspirazione Occhio della girante Mandata Aspirazione Cavitazione Pasp Aspirazione Tensione di vapore Occhio della girante Alla mandata Mandata Diminuzione della pressione all ingresso della pompa. Fig. 6.10 La pressione può diminuire anche all interno della pompa per effetto della cosiddetta ricircolazione, ovvero la formazione di vortici tra le palette lungo il percorso del liquido tra l occhio della girante e l uscita. Il fenomeno è più probabile quando la pompa è costretta a lavorare lontano dalle condizioni ottimali, come si vedrà meglio in seguito. I vortici diminuiscono la reale sezione utile facendo aumentare la velocità e, di conseguenza, facendo diminuire la pressione. In presenza di vapore, il funzionamento delle pompe centrifughe diventa molto problematico: la pressione fornita e la portata erogata diventano instabili e se la pompa è installata  in battente negativo , ovvero sopra il livello del liquido, non riesce più ad autoadescarsi. Inoltre, la continua formazione e rottura di bolle di vapore è causa di erosione della girante e potenzialmente di danni al motore elettrico. Vortici ricircolazione interni Vortici ricircolazione interni sulla mandata Girante Girante Erosione delle girante per cavitazione Albero Fig. 6.11 Albero Formazione di vortici per ricircolazione. Per quanto detto prima, la caduta di pressione è inevitabile per cui è compito del progettista assicurarsi che la pressione in alimentazione sia sufficientemente elevata da non scendere, durante il passaggio nella pompa, sotto il valore della tensione di vapore alla temperatura di esercizio. 06a CAPITOLO_157-178.indd 169 27/04/12 11.36 

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

Volume 1

Tecnologie chimiche industriali, Vol. 1

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