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

466 12   Misura e controllo nei processi chimici armature piane e parallele, per un dato spessore del dielettrico, è proporzionale alla superficie delle armature stesse. Nelle celle capacitive le armature possono deformarsi sotto l azione della pressione, alla cui misura si risale dalla variazione della capacità causata dalla variazione della superficie delle armature o della distanza tra le armature (v. Fig. 12.49 b). 1 2 3 1 2 3 4 4 P a) b) P c) Fig. 12.49 a) Smart trasmitter di pressione (§ 12.6.61). b) Sensore piezoresistivo: 1) sensore; 2) ponte di Weathstone; 3) liquido di riempimento; 4) diaframma di isolamento; P) processo. c) Sensore capacitivo: 1) connessione all ambiente per misure di pressione effettiva; 2) supporto ceramico; 3) armature metalliche del condensatore; 4) diaframma ceramico d isolamento che agisce direttamente sul sensore; P) processo. 12.6.5.5 Misuratori di pressione differenziale Come si è visto nel Cap. 5, le misure di pressione differenziale sono ampiamente utilizzate per ricavare misure di portata e, come vedremo più avanti, possono anche essere utilizzate per misure di livello. I dispositivi sono generalmente costituiti da una camera di misura che riceve, in appositi ingressi, le due pressioni, l alta e la bassa, di cui deve fare la differenza. I sensori possono essere meccanici (tubo Bourdon, a soffietto, a capsula) (v. Fig. 12.50), capacitivi, piezoresistivi. Sono spesso presenti diaframmi di isolamento dal processo. Movimento 2 1 a) Fig. 12.50 12a CAPITOLO_421-496.indd 466 b) P  P+ a) Manometro differenziale con meccanismo a diaframma e soffietto. b) Schema del dispositivo di misura: 1) diaframma di misura; 2) soffietti; P ) pressione inferiore; P+) pressione superiore. 27/04/12 12.05 

467 12.6   Gli elementi di misura 1 1 2 2 p1 p2 p1 3 3 4 p2 5 a) Fig. 12.51 b) c) a) Smart trasmitter di pressione differenziale (§ 12.6.6.1) munito di tubi capillari e diaframmi per acquisire i segnali di pressione a distanza. b) Cella di misura a sensore capacitivo: 1) corpo di misura; 2) diaframmi d isolamento; 3) armature metalliche del condensatore; P1) pressione maggiore; P2) pressione minore. c) Cella di misura a sensore piezoresistivo: 1) corpo del sensore; 2) diaframma in silicio piezoresistivo; 3) diaframmi d isolamento; 4) diaframma intermedio; P1) pressione maggiore; P2) pressione minore. 12.6.6 misura della portata Le misure di portata rivestono grande importanza nell industria di processo, poiché permettono di controllare il bilancio di materia dei processi. Misure di portata poco accurate, oltre a incidere sulla qualità delle lavorazioni, portano a valutazioni poco accurate sulle quantità di materiali utilizzati, consumati, prodotti, con inevitabili conseguenze sul piano economico. Così esiste una vasta gamma di flussimetri per rispondere positivamente alle varie esigenze produttive. Illustreremo di seguito le principali tipologie di flussimetri, quali: n a pressione (differenziale); n ad area variabile (rotametri); n a vortice; n elettromagnetici; n a ultrasuoni; n di Coriolis; n a dispersione termica; n a turbina; n volumetrici. Le misure di portata possono essere, a seconda della tipologia del sensore, istantanee o totalizzate, in volume o in massa. Con la moderna strumentazione elettronica è però facile, p.e. con un sensore che rileva la portata istantanea, avere anche la portata totalizzata, grazie a un opportuno circuito di integrazione, o utilizzando la densità del fluido, passare dalla portata volumetrica alla massica e viceversa. In Tab. 12.9 sono riportate le caratteristiche applicative per le tipologie di flussimetri descritti. La portata è una proprietà estensiva dipende cioè dalla quantità di 12a CAPITOLO_421-496.indd 467 27/04/12 12.05 

“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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