Alfonso Cacciatore

Mariano Calatozzolo

Il Manuale si compone principalmente di tre parti:
 
 La prima ha come contenuto specifico la normativa della rappresentazione grafica degli impianti che servono ai processi chimici e cura singolarmente la strumentazione finalizzata a servire tali processi.
 La seconda parte comprende esempi d’applicazione della predetta normativa e operazioni comportanti una determinata scelta d’impiantistica chimica piuttosto semplice, riservandosi l’esposizioni di più complessi esempi in proposito agli schemi d’impianti chimici implicati dai temi su parti avanzate del programma d’insegnamento della disciplina impiantistica inclusi nella terza parte del manuale.
 La terza parte è composta dalla risoluzione di tutti i temi ministeriali assegnati agli esami di maturità.
 Chiude l’opera un’appendice di tabelle che si rivelano spesso essenziali per l’esecuzione di disegni d’impianti chimici e per la risoluzione di problemi di impiantistica chimica.

PARTE PRIMA - L’Unificazione nella rappresentazione dei processi chimici

1.1 Generalità sull’unificazione industriale

2.1 Scopi dell’unificazione negli impianti chimici

3.1 La rappresentazione grafica dei processi chimici

Diagramma a blocchi

Schema semplificato o di principio

Schema di processo

Schema di marcia

4.1 Il controllo nei processi chimici

5.1 I componenti di un anello di regolazione

6.1 Esempi di strumenti di misura e di organi di regolazione

Strumenti di misura

Organi di regolazione

7.1 Esempi di strumentazione applicati a parti di processi chimici

Controllo della portata di una pompa centrifuga

Controllo della portata di una pompa a stantuffo

Controllo della temperatura applicata ad uno scambiatore

Controllo della pressione applicato ad un serbatoio e ad un compressore

Controllo del livello applicato ad un serbatoio

Controllo di rapporto di portata

8.1 Saggi di attuali norme UNICHIM

Sigle d’identificazione dei fluidi di servizio

Sigle d’identificazione dei fluidi di processo

Simboli tipici per schemi di processo e di marcia

Accessori per apparecchi

Tubazioni e componenti relativi

Componenti per tubazioni

Componenti per tubazioni – installazioni tipiche

Indicazioni varie

Simboli della strumentazione per schemi di marcia e di processo

A1.1 Generalità

A1.2 Identificazione funzionale

A1.3 Identificazione del loop

Significato delle lettere di identificazione

Designazione delle funzioni per relè

Simboli linee strumentali

Simboli generali per strumenti o funzioni

Simboli di attuatori

Simboli relativi all’azione dell’attuatore in caso di mancanza di energia

Simboli per regolatori, valvole ed altri dispositivi autoazionati

Simboli di elementi primari

PARTE SECONDA - Esempi di rappresentazione grafica di operazioni d’impianti chimici

Schema di processo di trasporto pneumatico ad aria compressa

Schema di processo di trasporto pneumatico ad aria aspirata

Schema di processo di un impianto di macinazione

Impianto di separazione per flottazione

Diagramma a blocchi qualitativo

Schema di processo di un impianto di filtrazione sotto vuoto

Impianto per la produzione dell’ammoniaca sintetica

Diagramma a blocchi quantificato

Schema di principio

Impianto per la produzione del metanolo

Impianto tipico per la preparazione industriale della formaldeide

PARTE TERZA - Temi ministeriali per la prova scritto-grafica di tecnologie chimiche industriali e di impianti chimici (vecchio ordinamento)

Premessa

Tema di impianti chimici e disegno – Sessione 1995

Tema di impianti chimici e disegno – PROGETTO DEUTERIO – Sessione 1995

Tema di impianti chimici e disegno – Sessione 1996

Tema di impianti chimici e disegno – PROGETTO DEUTERIO – Sessione 1996

Tema di impianti chimici e disegno – PROGETTO DEUTERIO – Sessione 1997

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 1998

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 1999

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2000

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2001

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2002

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2003

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2004

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2005

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2006

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2007

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2008

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2009

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2010

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2011

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2012

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2013

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2014

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2015

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2016

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2017

Appendici

I – Tabella del vapore saturo

II – Costanti fisiche di alcune sostanze a 760 Torr

Indice

5.1 I componenti di un anello di regolazione In ogni processo o, in particolare, in ogni situazione di controllo bisogna tener conto dei seguenti fattori: a)  variabile controllata e/o misurata: è la grandezza di cui si vuole conoscere la misura e che si vuole mantenere ad un valore prescritto, detto di set-point; b)  variabile controllante o manipolata: è la grandezza da cui dipende la controllata e su cui si agisce per controllarla; c)  variabili indipendenti o disturbi: sono quei fattori sui cui non agisce l anello di regolazione e che influenzano la controllata. L inevitabile presenza dei disturbi è tra le principali cause della necessità di ricorrere al controllo automatico. Le variabili indipendenti e controllanti sono considerate, logicamente e non fisicamente, in ingresso al processo, le controllate sono considerate in uscita. Un esempio potrà chiarire quanto ora si è detto. Supponiamo che in un serbatoio D (Fig. 1/I) giunga una sostanza liquida con portata F1 e che la stessa possa essere scaricata per mezzo della valvola V. In tale serbatoio si vuole mantenere il livello constante H.   evidente che bisognerà agire sulla valvola V, scaricando una portata F2 in modo che il livello del liquido nel serbatoio si possa mantenere al valore prefissato H. Fig. 1/I Nel nostro caso si ha quindi: a) grandezza o variabile controllata: livello H del serbatoio; b) grandezza o variabile controllante: portata allo scarico F2; c) grandezza o variabile indipendente: portata di alimentazione F1. Se la regolazione è di tipo manuale, è l operatore che agisce sulla valvola V in base allo scostamento del livello H dal valore desiderato. Se la regolazione è di tipo automatico, il regolatore acquisisce il segnale dal sensore di livello, lo confronta con il valore di set point e, in base all errore riscontrato, agisce sulla valvola. Tale sistema di regolazione, che simula l azione umana, è uno dei più semplici ed è detto in retroazione (o feed back) in quanto, come si può vedere dallo schema logico riportato in Fig. 2/I, è costituito da un anello chiuso in cui, in base all entità o anche alla durata dell errore, il regolatore agisce in retroazione sulla variabile in ingresso al processo che influenza la variabile controllata. Set point Regolatore Organo di regolazione Variabile controllante Processo Fig. 2/I 10 Variabile controllata Sensore 

Le funzioni dei componenti essenziali di tale anello sono le seguenti. Strumenti di misura. Sono apparati che consentono di rilevare il valore della variabile controllata. Possono essere o indicatori, cioè «a lettura  (nel qual caso il valore viene rilevato dall operatore), o registratori (in tal caso il valore della variabile viene opportunamente registrato) o contemporaneamente indicatori-registratori. Nello strumento di misura, oltre al sensore che rileva la grandezza da misurare, è generalmente presente un dispositivo, detto trasduttore, che ha il compito di convertire il segnale prodotto dal sensore in uno di natura più facilmente trasferibile ed utilizzabile (p.e. da pressione a corrente elettrica, da analogico a digitale, ecc.). Controllori o strumenti di regolazione. Ricevono il segnale della variabile misurata, lo confrontano con il valore di set point, ricavano l errore ed in base ad appositi parametri, opportunamente impostati, elaborano il segnale di risposta per l organo di regolazione. Organi di regolazione. Sono le apparecchiature che ricevono il segnale dal controllore ed intervengono modificando il valore della variabile controllata. Questi organi sono in generale delle valvole pneumatiche. 6.1 Esempi di strumenti di misura e di organi di regolazione Nel paragrafo precedente si sono elencati e si è detto dello scopo dei componenti degli anelli di regolazione. Pur non entrando nei dettagli (la qual cosa esula dallo scopo prefissoci), vogliamo, qui di seguito, fornire alcuni particolari sull impiego di tali strumenti e organi. STRUMENTI DI MISURA Come si è detto, sono quelle apparecchiature che permettono di misurare le variabili che si vogliono tenere sotto controllo. Comunque i misuratori delle principali variabili di un processo sono i misuratori di portate, di temperature, di pressione e di livello. Fra i principali apparecchi misuratori di portata di pratico impiego si hanno: i contatori a turbina (usati per piccole portate 0,035 75m3/h); i contatori a mulinello (per portate da 3,5 a 300 m3/h e pressioni massime di 12 bar) e i contatori volumetrici. Per i fluidi passanti, sotto pressione, in tubazioni sono usati contatori con organi di strozzamento, quali il venturimetro e i boccagli. I più comuni misuratori di temperatura sono: i termometri a dilatazione dei fluidi (aria, azoto, idrogeno per basse temperature; alcool etilico, toluolo, mercurio per temperature da -100 °C a oltre 500 °C); termometri termoelettrici (termocoppie per temperature da -200 °C a +2000 °C) e a resistenza elettrica, il cui campo d impiego varia in relazione al materiale costituente la resistenza elettrica (per esempio il platino agisce nell intorno da -190 °C a 650 °C ed il nichel nell intervallo -50 °C   +200 °C). Dei misuratori di pressione sono comunemente impiegati manometri ad U (per pressioni non elevate e per la misura del grado di vuoto); manometri a molla tipo Bourdon (per pressioni anche elevate). I misuratori di livello praticamente impiegati si basano tutti su principi molto semplici. Il livello da misurare è solitamente quello dei liquidi nei serbatoi. In Fig. 3/l sono rappresentati i principali tipi di misuratori a livello. 11 

Il manuale di Tecnologie chimiche industriali copre normativa, esempi e risoluzione di temi d'esame, con appendice di tabelle essenziali.

Manuale di disegno di impianti chimici

per Tecnologie chimiche industriali

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