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

498 12   Misura e controllo nei processi chimici E1 PC 2 AR D2 TC 1 LC 1 PC 3 PC 1 D3 LC 2 D1 P1 P2 ANELLO VARIABILE CONTROLLATA E/O MISURATA VARIABILE CONTROLLANTE O MANIPOLATA AZIONE DEL REGOLATORE SE SI SUPERA IL SET POINT LC-1 Livello in D2 Portata da D2 a D1 Apre la valvola LC-2 PC-1 PC-2 PC-3 TC-1 esercizio 3 Nello schema di Fig. 12.15 la pressione in D1 è regolata dal controllore PIC-1. Il controllore ha un azione ON-OFF con una banda morta di   20% del set point. Il set point è di 15 barg. Calcolare a che pressione attacca e a quale stacca il compressore P1. (Risposta: ON a 12 barg; OFF a 18 barg). esercizio 4 Si vuole controllare la taratura di un manometro con uno di superiore accuratezza usato come campione. Misurando la stessa pressione, il manometro campione dà 617,8 kPa (valore atteso, Y) e il manometro da controllare dà 6,5 bar (valore misurato, X). Si vuole calcolare, per la misura effettuata, l errore assoluto e percentuale, l accuratezza relativa e percentuale. L errore assoluto è dato dalla formula: e=Y X L errore percentuale dalla: Y X   100 e% = X 12b CAPITOLO_497-500.indd 498 27/04/12 12.07 

499 Esercizi L accuratezza relativa e percentuale dalle: A = 1  A% = 100   Y X X Y X   100 = 100   e% X (Risposta: e =   0,32 bar; e% = 5,2%; A = 0,95; A% = 95%) esercizio 5 Un sensore di pressione dà una misura di 3,2 barg. La scala dello strumento va da 0 a 10 barg. La classe di precisione sul fondo scala è 2,5. Calcolare l errore di precisione dell accuratezza associato alla lettura e il suo valore percentuale relativo sempre alla lettura (§ 12.6.3). (Risposta:   0,25 bar; 7,8%) esercizio 6 Si è sostituito lo strumento dell Esercizio 5 con uno con la stessa classe di precisione (2,5) ma con una scala ridotta, da 0 a 6 barg. Sempre per una misura di 3,2 barg, ricalcolare l errore. (Risposta:   0,15 bar; 4,7%) esercizio 7 Calcolare il livello di quantizzazione (§ 12.6.3) di segnali digitali a 9, 12, 16 e 24 bit, rispettivamente. Dare la risposta in kb o Mb. (Risposta: 0,5 kb (9 bit); 4 kb (12 bit); 64 kb (16 bit); 16 Mb (24 bit)) esercizio 8 Un sensore di pressione dà una misura di 84 kPa assoluti. La scala dello strumento va da 0 a 200 kPa. Il sensore emette un segnale condizionato tra 0 e 5 V. Si vuole verificare con un tester la bontà della taratura dello strumento. Calcolare il valore di tensione atteso per la misura data (§ 12.6.3). (Risposta: 2,1V) esercizio 9 La resistenza dei termometri a termoresistenza varia secondo una legge che si può ritenere lineare nel loro campo di misura. In Tab. 12.6 sono riportati i coefficienti di temperatura di platino, nichel e rame, i principali metalli utilizzati allo scopo. Calcolare, per tutti e tre i metalli, la resistenza presentata a   30°C da una RTD che ha una resistenza di 100   a 0°C. (Risposta: PT 100, 88, 5  ; Ni 100, 79,8  ; Cu 100, 87,2  ) esercizio 10 Un termometro a termoresistenza PT 100 presenta una resistenza di 114,5  . In base ai dati di Tab. 12.6 calcolare la temperatura misurata. (Risposta: 37,7°C) 12b CAPITOLO_497-500.indd 499 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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Tecnologie chimiche industriali, Vol. 1

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