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

312 esercizi Capitolo 8 esercizio 1 Determinare la velocità di sedimentazione di una particella sferica di diametro d = 0,05 mm e densità   = 2,5 kg/litro che sedimenta in acqua con meccanismo di sedimentazione indipendente. (Risposta: v = 0,2 cm/s) esercizio 2 In un cilindro di altezza 50 cm viene posta acqua contenente solidi in sospensione di densità   = 2,5 kg/litro. Determinare la minima dimensione dei solidi raccolti dopo due ore. La velocità di sedimentazione dei solidi raccolti dopo due ore sarà data dal rapporto tra l altezza del cilindro ed il tempo trascorso: h 0,5 m v = = = 6,94   10  5 m/s t 2   3600 s Si ricava, quindi il diametro dalla equazione di Stokes. (Risposta: d = 9,21   10 3 mm) esercizio 3 Un sedimentatore longitudinale deve trattare una portata giornaliera di 1760 m3 contenente un solido di natura fioccosa per cui le prove di sedimentabilità hanno dato una velocità di sedimentazione di massa di 0,0005 m/s. Determinare le dimensioni del sedimentatore quando viene scelto un tempo di permanenza di 2 h e per le proporzioni delle misure si sceglie una lunghezza pari a 3 volte la larghezza. Calcolo superficie sedimentatore (As) Indicando con B, L e H rispettivamente larghezza, lunghezza ed altezza, la superficie sarà data dal prodotto: As = B   L = 3 B2 Il carico idraulico superficiale sarà dato dalla: F Cis = v As Cis = Vs = 0,0005 m/s Si calcola la portata in unità omogenee e si determina la superficie As. Fv = 1760 m 3/g = 0,0204 m 3/s As = 0,0204 m 3/s Fv = = 40,84 m2 0,0005 m/s Cis B = As = 3,7 m 3 L = 3 B = 11,1 m Calcolo volume e altezza Indicando con tr il tempo di permanenza nella vasca, si ha: V = Fv   tr = 0,0204 m 3/s   2   3600 s = 147 m 3 H = 08b CAPITOLO_312.indd 312 V 147 m 3 = = 3,6 m 40,85 m2 As 30/07/12 15.37 

9 Trattamenti delle acque grezze ABILIT  COGNITIVE   Descrivere le caratteristiche delle acque e la relazione con i requisiti necessari in relazione agli usi.   Descrivere i principi, le tecniche e le apparecchiature utilizzate nel trattamento delle acque.   Descrivere i processi ed i cicli di trattamento impiegati in riferimento alle caratteristiche delle acque grezze e dei requisiti da raggiungere. ABILIT  PRATICHE   Utilizzare le conoscenze per eseguire calcoli per il dimensionamento di massima delle apparecchiature per il trattamento e il calcolo del consumo di reattivi anche con l ausilio del foglio elettronico e di software applicativi.   Utilizzare le risorse di rete per la ricognizione aggiornata delle aziende produttrici e delle soluzioni tecnologiche offerte.   Impostare gli schemi a blocchi del processo dei trattamenti.   Utilizzare le risorse di rete per la ricognizione delle soluzioni applicative più comunemente usate.   Nei casi di studio e nelle visite aziendali riconoscere le apparecchiature e la loro funzione nei processi. 09a CAPITOLO_313-362.indd 313 27/04/12 11.55 

“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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