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

478 Classificazione dei misuratori di livello 12   Misura e controllo nei processi chimici lo spazio libero sopra il materiale presente. Dipende dalla tecnologia prescelta tra le molteplici possibili per i misuratori di livello. Una suddivisione di massima è la seguente: n vasi comunicanti (bypass); n conduttivi/resistivi; n galleggiante; n magnetostrittivi; n spinta archimedea; n capacitivi; n pressione idrostatica; n a ultrasuoni. n a onde radar libere e guidate; Le tipologie delle apparecchiature in cui si misura il livello possono essere: n atmosferiche; n con più fasi liquide; n in pressione; n contenenti solidi granulari; n contenenti dispositivi fissi e/o mobili (setti separatori, agitatori, ecc.). Un orientamento per individuare la tipologia di strumento più o meno adatta a un dato processo si può ricavare dalla Tab. 12.11 con le linee guida di massima per le tecnologie più diffuse. Tab. 12.11 12a CAPITOLO_421-496.indd 478 Liquidi A A A A A A Solidi B B B A A A Fanghi C C B A A A Con interfacce di più fasi B B A C C A guidate onde radar onde radar ultraSuoni caPacitivi PreSSione idroStatica ProceSSo galleggiamento, SPinta archimedea tecnologia dello Strumento: a   adatta; b   Precauzione, meglio cambiare; c   non adatta. Presenza di turbolenza B A A A A A Sporcamento elevato C C B B A B Formazione di vapori variabile A A B C A A Ampiezza della scala elevata A A B A ~70 m su solidi ~10 m su solidi Alte temperature (> 150°C) A A A C A A Vuoto spinto C C A C A A Temperature criogeniche C C A C A A Alte pressioni (> 20 bar) A A A C A A Costante dielettrica variabile A A B A A A Densità del liquido variabile C C A A A A Accuratezza del 2% o migliore B A A A A A Costante dielettrica bassa A A C B C B Linee guida per la selezione delle tipologie dei misuratori di livello. 27/04/12 12.05 

479 12.6   Gli elementi di misura Un ulteriore suddivisione degli strumenti distingue tra misure continue e misure puntuali. Le prime sono fornite da strumenti che rilevano il livello in modo continuo lungo una data scala, le seconde sono date da strumenti che segnalano il raggiungimento o meno di uno specifico livello. Questi ultimi sono utilizzati soprattutto per le segnalazioni di allarme, tipicamente di alto, altissimo o basso, bassissimo livello, per evitare pericolose tracimazioni di serbatoi o, p.e., il funzionamento a secco di pompe o altre apparecchiature. 12.6.7.1 Interruttori di livello a) Fig. 12.64 12a CAPITOLO_421-496.indd 479 Misuratori di livello puntuali In linea di principio, anche gli strumenti che danno misure continue possono essere utilizzati per misure puntuali. Spesso l elettronica dello strumento permette di associare ad alcuni valori della misura segnali di allarme o di commutazione per altri dispositivi (p.e., pompe di carico). Qui descriviamo i principali strumenti per misure esclusivamente puntuali. n Interruttore di livello a galleggiante. La leva di comando di un interruttore, posto a una data altezza nel serbatoio, è collegata a un galleggiante che, p.e. sollevato dal liquido che sale, aziona l interruttore che ferma la pompa di carico, impedendo il tracimamento del serbatoio (v. Fig. 12.64 a). n Interruttore di livello a conducibilità.   costituito da una o più aste conduttive, isolate elettricamente tra loro, poste all interno del serbatoio. Il sistema è alimentato a bassa tensione, l asta lunga o, talvolta, la parete del serbatoio fungono da controelettrodo. Quando il liquido bagna le aste alimentate varia la resistenza con il controelettrodo e si ottiene il relativo segnale. Con tre aste, p.e., si può avere un segnale per azionare un controllore ad azione ON-OFF, per mantenere il livello in un dato intervallo. Adatto a liquidi con un minimo di conducibilità, p.e. a base acquosa, anche in condizioni relativamente severe, fino a 160 bar e 250°C (v. Fig. 12.64 b). n Interruttore di livello a forcella vibrante. Adatto sia a liquidi, sia a solidi granulari.   costituito da una forcella fatta vibrare alla propria frequenza di risonanza. Quando il materiale copre la forcella cambia la frequenza e lo strumento genera il segnale di commutazione (v. Fig. 12.64 c). n Interruttore di livello a paletta rotante. Per solidi granulari.   costituito da una paletta o da alette mantenute in rotazione da un motore. Quando il solido ricopre la paletta, l aumentata torsione sull albero provoca la rotazione del motore che aziona un interruttore (v. Figg. 12.64 d-e). b) c) d) e) Interruttori di livello e schemi applicativi: a) a galleggiante; b) ad aste conduttive; c) sensore a vibrazione; d), e) sensore a paletta e schema. 27/04/12 12.05 

“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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