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

portata noMinale Cv 0,1 0,16 0,25 0,4 0,63 1 1,6 2,5 4 6,3 10 16 0,12 0,2 0,3 0,5 0,75 1,2 2 3 5 7,5 12 20 25 30 40 60 63 80 100 160 200 47 70 75 95 120 190   250 290 260 360 630 1000 300 420 735 1150 1500 1730 Tab. 7.14 dn nps 15   20 25 1 2 3 4 15   20 25   32 40   50 1 2 3 4 /   / 20   25   32 40   50 3 4 /  1 11/2   2 /   / 1 1 11/2   2 32   40   50 11/2   2 40   50 11/2   2 65   80 21/2   3 50   65   80 2   21/2   3 65   80 21/2   3 100   150 4 6 80 3 100   125 150 4 6 125 200   250 300 150   8   10 12 6 200   250 300 8   10 12 300 12   seggio Corsa [mm] [mm] Corsa in % e CoeffiCiente di portata CoMe valore Kv 0% 5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 110% 0,0024 0,0024 0,0044 0,009 0,019 0,025 0,0328 0,046 0,096 0,17 0,25 0,44 0,0030 0,0032 0,0054 0,011 0,024 0,031 0,0410 0,060 0,118 0,21 0,31 0,5 0,0043 0,0048 0,0082 0,019 0,036 0,044 0,0627 0,098 0,177 0,30 0,47 0,78 0.0060 0,0071 0,0136 0,029 0,053 0,066 0,096 0,153 0,267 0,42 0.71 1,19 0,0084 0,0116 0,0210 0,044 0,072 0,097 0,147 0,239 0,382 0,63 0,98 1,79 0,0130 0,018 0,0318 0,064 0,103 0,149 0,221 0,364 0,564 0,95 1,48 2,6 0,0192 0,027 0,0482 0,093 0,143 0,226 0,339 0,554 0,872 1,35 2,32 3,8 0,0269 0,040 0,0766 0,131 0,213 0,338 0,515 0,841 1,39 2,00 3,62 5,6 0,0418 0,058 0,119 0,191 0,315 0,495 O,779 1,24 2,37 2,94 5,7 8,,5 0,0643 0,093 0,185 0,284 0,461 0,738 1,16 1,81 3,53 4,34 7,9 12,4 0.0985 0,172 0,274 0,436 0,676 1,10 1,71 2,77 4,19 6,65 10,0 16,1 0,150 0,267 0,315 0,753 1,0 1,27 2,59 3,72 4,5 9,1 11,6 18,3 3 15 6 15 12 15 24 15 31 15 0,0017 0,0019 0,0038 0,008 0,013 0,019 0,0240 0,034 0,082 0,14 0,20 0,35 38 15 0,54 0,65 0,80 1,14 1,72 2,6 4,1 6,8 10,4 14,9 19,5 23,8 26,7 48 63 63 80 80 100 110 15 15 30 15 30 0,88 1,7 2,0 2,4 1,05 3,8 4,1 1,06 1,9 2,3 3,0 1,44 4,6 5,6 1,35 2,2 2,6 3,7 2,0 5,4 6,7 2,3 3,3 3,5 5,4 3,4 7,7 9,6 4,6 5,6 5,1 7,9 5,6 11,1 12,6 8,7 10,4 7,2 11,9 8,4 17,5 17,1 14,5 18,4 10,4 19,5 13,6 31,2 26,9 20,4 26,3 14,8 28,4 22,9 51,2 44,3 26,1 34,4 22,3 38,6 39,9 75,8 77,2 30,9 41,8 34,5 50,0 59,9 100,0 115,9 35,1 49,3 49,4 61,7 80,5 125,3 155,7 39,2 56,3 62,5 74,0 99,2 148,1 191,9 42,6 61,9 73,0 85,7 115,9 164,9 217,1 125 60 8,1 9,3 10,6 14,1 20,3 28,8 41,9 59,3 89,8 138,8 198,3 251,3 293,1 130 150 200 250 30 7,0 8,2 15,9 15,5 8,4 10,4 19,6 21,7 11,1 13,2 24,2 30,5 19,5 19,6 34,9 51,3 36,8 28,6 59,3 79.4 67,1 41,4 113,1 118,3 100,8 57,9 200,1 177.8 136,1 91,9 298,0 260,4 169,6 154,5 408,9 399,9 203,7 232,1 483,5 612,2 235,1 264,1 311,5 390,1 545,1 580,4 843,9 1074.2 289,3 448,8 608,5 1184,6 20,1 28,2 39,7 66,7 103,2 153,9 231,2 338,5 519,8 795,8 1097,0 1396,2 1485,9 300 30 60 120 KVS: coefficiente di portata a valvola tutta aperta, m3/h; CV: coefficiente di portata, galloni/minuto (GPM), riferito a un  PV100% = 1 psi (6,9 kPa). 7   Stoccaggio e linee di trasporto dei fluidi Kvs diaMetro 258 07b CAPITOLO_243-271.indd 258 Valori Kv per valvola a globo Tipo 3241 senza suddivisore con caratteristica equipercentuale   Versione con soffietto fino a max. 100% corsa 27/04/12 11.51 

259 7.2   Tubazioni, elementi di linea, valvole La (7.15) è valida nei limiti delle assunzioni implicitamente fatte: fluidi incomprimibili e moto turbolento, in pratica per liquidi simili all acqua, cioè poco viscosi. Per liquidi viscosi, per gas e vapori si utilizzano espressioni differenti, anche se simili. Dalla Tab. 7.14 si può notare l importanza del diametro del seggio dell otturatore sul KV della valvola, che può essere fornita con diversi DN. A titolo puramente indicativo si riportano in Tab. 7.15 dei valori medi di KVS per alcune tipiche valvole di regolazione. valvole a flusso avviato dn Kvs 15 20 25 0,1   4,0 0,1   6,6 0,1   13 40 50 65 0,4   28 0,4   42 25   80 80 100 150 25   100 36   160 63   360 valvole a farfalla 150 dn Kvs 200 250 300 400 650   1800 1200   3200 1800   5300 2600   8000 4000   10000 500 600 6500   13000 9000   20000 Valori di KVS per valvole a flusso avviato e a farfalla. Valvole con un dato DN possono essere fornite con differenti luci di passaggio. Tab. 7.15 esempio 7.11 Individuare una possibile valvola di regolazione per una linea che trasporta benzina a temperatura ambiente. Dati: densità 750 kg/m3 a 15°C; a valvola tutta aperta la portata è di 160 m3/h e il salto di pressione per la valvola è di 250 kPa. Per applicare la (7.15) e calcolare il coefficiente di portata della valvola è necessario ricavare il peso specifico   o la densità   relativi all acqua e il salto di pressione  P in bar.  rel =    H2O  PV 100% = = 750 kg /m3 = 0,75 1000 kg /m3 250 kPa = 2,5 bar 100 kPa/bar Possiamo ora applicare la (7.15): KV = FV =  PV / rel 160 m3/h = 88 m3/h 2,5 bar/0,75 Da un confronto con la Tab. 7.14 si può individuare una valvola a flusso avviato con un diametro del seggio di 80 mm, che è fornita con DN 100 o DN 125) Per arrivare alla scelta della valvola è necessario conoscere i diversi parametri che caratterizzano il circuito e il fluido trasportato. I dati chiave sono la portata e il salto di pressione disponibile nel circuito. Per quanto riguarda la portata, oltre a quella operativa o normale, corrispondente a quella tipica di utilizzo, si avrà una portata di progetto, corrispondente a quella massima prevista e una portata minima. La valvola deve garantire la bontà 07b CAPITOLO_243-271.indd 259 27/04/12 11.51 

“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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