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

496                         frarosso, al visibile, all ultravioletto, ai raggi X, fino ai raggi gamma con lunghezza d onda inferiore a 10 pm (1 pm = 1   10 12 m). Radiazione termica.   una radiazione elettromagnetica prodotta dall agitazione termica delle particelle cariche presenti nella struttura della materia.   emessa da tutti corpi con temperatura superiore a 0 K. La radiazione termica cade prevalentemente nel campo infrarosso e del visibile della radiazione elettromagnetica, a temperature molto elevate, come quella della superficie solare, cade anche nell ultravioletto. Regolazione ad anello chiuso. V. Anello di regolazione in retroazione. Ripetibilità (della misura). Precisione di una serie di misure in base a specifiche condizioni di ripetibilità (procedura della misura, operatori, sistema di misura, condizioni operative, luogo della misura devono essere gli stessi per misure ripetute dello stesso o di simili oggetti, in un breve periodo di tempo). Scostamento. Stima dell errore sistematico della misura. Segnale analogico. Segnale continuo espresso con una grandezza fisica (corrente, tensione, pressione, ecc.) che rappresenta per analogia un altra (o anche la stessa) grandezza, come temperatura, portata, composizione, pressione, ecc. Segnale digitale. Segnale che rappresenta una grandezza con un numero intero espresso con un numero di bit (0 o 1) in base alla lunghezza della parola utilizzata. Sensibilità dello strumento. Rapporto tra la variazione dell indicazione dello strumento e la corrispondente variazione della quantità misurata. Sensore. V. Elemento primario di misura. Set point. In un regolatore, valore prescritto a cui si vuole mantenere la variabile controllata. Soglia di discriminazione. Il più grande cambiamento di un valore che si sta misurando che non provoca un cambiamento rilevabile nell indicazione della misura. Taratura.   il processo con cui si definiscono le caratteristiche metrologiche di uno strumento per confronto con misure ottenute con uno strumento campione. La calibrazione è invece il processo con cui si migliora l accuratezza dello strumento. Temperatura termodinamica. Detta anche temperatura assoluta, è definita in base al secon- 12a CAPITOLO_421-496.indd 496 Glossario                   do principio della termodinamica e non in base alla proprietà di un qualche materiale. L unità di misura è il Kelvin (K) ed è una grandezza fondamentale del Sistema Internazionale (SI). Tempo di risposta.   una misura della velocità con cui uno strumento risponde alle variazioni della grandezza da misurare. Per strumenti che non danno risposte oscillatorie, corrisponde al tempo necessario per raggiungere il 90% del valore finale in risposta ad una variazione a gradino (brusca variazione) della grandezza da misurare. Termoscopio. Dispositivo atto ad evidenziare la temperatura e il suo cambiamento ma non in grado di dare una misura della temperatura. Il primo termoscopio conosciuto è stato costruito da Galileo Galilei intorno al 1592. Trasduttore. Dispositivo che trasforma i segnali da una forma di energia ad un altra. Tipicamente un trasduttore è alimentato con una fonte di energia e trasforma il segnale del sensore in un segnale standardizzato idoneo ad essere trasmesso lungo la catena di controllo. Trasmettitore. Dispositivo atto a rendere i segnali trasmettibili a distanza. Può essere integrato con i sensori. Così si può avere un trasmettitore di pressione (o di livello, ecc.) in cui il valore della misura è trasformato in un segnale adatto ad essere trasmesso, p.e., 4   20 mA o digitale. Variabile controllata. La variabile di processo controllata dall anello di regolazione. Variabile manipolata. Detta anche variabile controllante. In un anello di regolazione, è la variabile in ingresso su cui agisce l elemento finale di controllo (di solito una valvola) per mantenere al valore di set point la variabile di processo. Variabile di processo. Variabile in uscita da un processo che può essere semplicemente misurata o misurata e controllata da un anello di regolazione. Zero vivo. Valore di un segnale analogico diverso da quello che si avrebbe in assenza del segnale, che corrisponde all inizio della scala dello strumento. Permette di discriminare tra l effettivo valore di inizio scala e una situazione di malfunzionamento come l interruzione del circuito. Zona (o banda) morta (o differenziale o neutra). Intervallo che il segnale in ingresso, in una data strumentazione, deve superare affinché si abbia una variazione del segnale in uscita. 27/04/12 12.06 

497 esercizi Capitolo 12 esercizio 1 Con l aiuto della Tab. 12.2, inserire nella tabella seguente il significato delle sigle della strumentazione di controllo riportate nella prima colonna, seguendo la riga già compilata come esempio. SIGLA LIC SIGNIFICATO Livello - Indicazione - Controllo TRC FFIC DT PRC PDT PSV LA FQR TW PCV DDI WIC MIC IT esercizio 2 Il seguente schema di processo rappresenta, in forma semplificata, un impianto di recupero e liquefazione dei vapori in uno stoccaggio criogenico. Per tutti gli anelli di regolazione presenti nello schema individuare la variabile controllata, la variabile manipolata e indicare l azione dell elemento finale di controllo se si supera il set point (in questo schema è sempre una valvola, quindi valvola apre o valvola chiude) e compilare l acclusa tabella, seguendo l esempio. 12b CAPITOLO_497-500.indd 497 27/04/12 12.07 

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

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