PROGRAMMAZIONE DI TECNOLOGIE CHIMICHE INDUSTRIALI, PRINCIPI DI AUTOMAZIONE E DI ORGANIZZAZIONE INDUSTRIALE

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1 PROGRAMMAZIONE DI TECNOLOGIE CHIMICHE INDUSTRIALI, PRINCIPI DI AUTOMAZIONE E DI ORGANIZZAZIONE INDUSTRIALE IV A chimica a.s. 2012/2013 ITIS PASCAL sede Via dei Robilant Teorico: Prof.ssa Mirabelli Gaetana FINALITA' Scopo di questa materia è di fornire una conoscenza sostanziale delle principali caratteristiche strutturali e funzionali degli impianti chimici, così da contribuire alla formazione di un tecnico in grado di rilevare ed interpretare i dati forniti dagli strumenti di misurazione e controllo di impianti e di trattamenti disinquinanti. SITUAZIONE DI PARTENZA La classe è composto da un numero elevato di alunni alcuni dei quali motivati e interessati agli argomenti trattati. Nei primi giorni di scuola è stata effettuato un test d'ingresso per capire il livello complessivo della classe per poter affrontare più o meno approfonditamente i primi argomenti. Il risultalo del test è apparso mediocre, risulta infatti lacunosa la conoscenza sul SI, difficile la risoluzioni di semplici problemi e le conoscenze relative al disegno industriale insufficienti. OBIETTIVI FORMATIVI GENERALI - Comprensione graduale, secondo il punto di vista scientifico, dei problemi di fondo, metodologici e culturali, posti dalle caratteristiche peculiari della materia - Acquisire e saper sviluppare capacità di analisi, di riflessione, di sintesi, di memorizzazione e saper utilizzare le nozioni apprese - Essere consapevoli che la ricerca scientifica è in forte sviluppo e che le acquisizioni in questo settore avranno in futuro un forte impatto sulla nostra vita quotidiana - Utilizzare la terminologia specifica della disciplina - Capacità di autovalutazione - Acquisizione di esperienze legate al territorio, tramite uscite didattiche e viaggi di istruzione - Essere consapevole delle responsabilità e dell impegno assunto al fine di renderlo appieno partecipe del percorso didattico intrapreso. OBIETTIVI MINIMI DIDATTICI - Conoscenze: Conoscere ed applicare alle operazione unitarie il bilancio di materia ed energia Conoscere le principali apparecchiature per lo scambio termico Conoscere i diversi tipi di evaporatori ed apparecchiature ausiliarie Conoscere le caratteristiche delle materie prime, prodotti e sottoprodotti nella produzione del saccarosio da barbabietole

2 - Competenze: saper applicare autonomamente le conoscenze con i compiti semplici senza errori - Capacità: saper cogliere il senso e interpretare correttamente i contenuti di informazioni semplici - Abilità linguistico espressive: saper in modo semplice ma corretto quanto appreso INDIVIDUAZIONE STRUMENTI DI MISURA PER EVENTUALI VERIFICHE SOMMATIVE Il monitoraggio degli apprendimenti sarà continuo attraverso prove in itinere di vario genere. Le tipologie che potranno essere adottate sono: - Prove scritto/grafico: test strutturati, test semi-strutturati, relazioni di laboratorio, produzioni personali (ricerche e approfondimenti), schemi di processo su carta millimetrata - Prove orali: interrogazioni Trattandosi di una classe formata da 28 alunni, sarà necessario ricorrere ai test scritti, riducendo le prove orali ai soli casi ritenuti necessari dalla medesima. CRITERI DI VALUTAZIONE Saranno presi in considerazione: - progresso - conoscenza e comprensione degli argomenti - competenza linguistica - capacità di individuare e sintetizzare concetti chiave - capacità di formulare ipotesi interpretative di fatti - partecipazione al dialogo educativo. Le condizioni necessarie per considerare sufficiente il percorso formativo dell allievo relativamente alla formalizzazione del giudizio di fine anno scolastico saranno individuate nei seguenti punti: - Capacità intesa come potenzialità ad affrontare l anno successivo - Conoscenza essenziale di termini, principi e teorie - Capacità espositiva semplice, senza errori sostanziali anche se con alcune incertezze - Capacità di concettualizzazione con esatta interpretazione di nessi logici - Competenza applicativa delle conoscenze acquisite nel trattare contenuti specifici, metodologie e generalizzazioni senza errori sostanziali anche se con alcune incertezze nell esecuzione di elaborazioni semplici - Interesse e impegno per la disciplina - Frequenza scolastica regolare La griglia di valutazione degli obiettivi raggiunti sarà quella che verrà approvata in sede di Cdd. ITINERARI METODOLOGICI DIDATTICI FUNZIONALI ALLE ATTIVITA DI RECUPERO

3 Considerate le ore di lezione previste: 4 ore settimanali per un totale di 132 ore annuali; si intende dedicare alle attività di recupero, intese come revisione degli argomenti svolti durante le ore curriculari, il 20% circa del tempo. Altre attività di recupero, nel caso si rendessero necessarie, potranno anche svolgersi attraverso dei corsi di recupero pomeridiani o lo sportello didattico METODI La relazione di insegnamento è una relazione biunivoca: il docente insegna, ma allo stesso tempo apprende, sia il modo di apprendere degli altri, ma anche i propri meccanismi di conoscenza. L'insegnante non sa tutto, impara con i propri studenti. Per questo la lezione non sarà mai sfoggio del proprio sapere bensì momento di crescita collettiva attraverso un dialogo sempre aperto con gli studenti. Per cui l approccio che prediligerò sarà del tipo dialogato nel tentativo di coinvolgere e incuriosire gli studenti. L approccio alla materia sarà graduale, senza porre gli alunni immediatamente di fronte o questioni specifiche concettualmente piuttosto impegnative. Il linguaggio espositivo sarà semplice ed essenziale, i termini appartenenti al linguaggio proprio della disciplina verranno di volta in volta chiariti. Nella trattazione dei vari argomenti si farà riferimento, per quanto possibile, a fatti ed esperienze della vita quotidiana e si darà particolare rilievo agli argomenti che trovano e completano il loro sviluppo sia negli insegnamenti affini sia in quelli professionali. STRUMENTI Gli strumenti dei quali mi avvarrò sono in primo luogo l'uso di un libro di testo per approfondire gli argomenti trattati in classe oltre ad appunti esemplificativi preparati dall insegnante. Purtroppo questa classe deriva dalla fusine di due terze che adottavano testi diversi, quindi un gruppo ex III A possiede il Petrone "l'industria chimica" ed. Siderea, l'altro ex III B possiede il Di Pietro "Tec. Chim. Ind.". La sottoscritta ha consigliato ai primi di mantenere il testo in possesso perchè valido per la III e IV, agli altri la libera scelta di adottare il Di Pietro Vol II o anche il Natoli-Calatozzolo: Tecnologie Chimiche Industriali, vol. II, ed. Edisco. ORGANIZZAZIONE MODULARE DELL ATTIVITA DIDATTICA MODULO 1: Lo scambio termico UD Contenuti obiettivi UD1 Bilancio di materia -Concetto di: mole, frazione molare, frazione ponderale, % peso, % mole, PM medio. -Risoluzione di problemi di bilancio -Saper impostare problemi relativi al bilancio di materia UD2 Il trasferimento di calore -Generalità sul trasferimento di calore -Conduzione -Convezione -Conoscere le diverse modalità di trasmissione del calore in condizioni stazionarie -Capacita di calcolo del coefficiente di scambio termico globale, del salto termico medio

4 UD3 Apparecchiature per lo scambio termico -Irraggiamento -Coefficiente di scambio termico globale, salto termico medio logaritmico e superficie di scambio - Scambio termico in equi e controcorrente -Il bilancio di calore -Scambiatori a doppio tubo -Gli scambiatori a fascio tubiero -Altri tipi di scambiatori: a piastre, a spirale, serpentini, camicie,refrigeranti a pioggia, condensatori a superficie e a miscela -Il vapore e il trasferimento di energia termica logaritmico e della superficie di scambio -Conoscenza delle principali apparecchiature per lo scambio termico, delle modalita di funzionamento, della loro rappresentazione grafica secondo le norme UNICHIM, completa di schemi di controllo -Conoscenza dei principali fluidi refrigeranti e riscaldanti e dei criteri di scelta MODULO 2: EVAPORAZIONE E CRISTALLIZZAZIONE UD1 EVAPORAZIONE -Concetto di operazione unitaria -Aspetti generali della concentrazione -Tipi di evaporatori -Le apparecchiature ausiliarie -La temperatura di ebollizione delle soluzioni -Bilancio di materia e di energia di un evaporatore in regime stazionario -Evaporatori a multiple effetto -Bilancio di materia e di energia di un evaporatore a multiplo effetto in regime stazionario -Gli schemi di controllo negli impianti di evaporazione -Conoscenza, comprensione ed applicazione delle relazioni tra temperatura, composizione e concentrazione nell'evaporazione di un solvente da una soluzione -Conoscenza dei diversi tipi di evaporatori ed apparecchiature ausiliarie e campi di applicazione -Capacità di calcolare Ie principali grandezze di funzionamento in regime stazionario di un evaporatore a partire dai bilanci di materia e di energia -Capacità di scelta dello schema di un impianto di concentrazione corredato delle necessarie apparecchiature accessorie e di controllo UD2 CRISTALLIZZAZIONE -Curva di solubilità, saturazione e sovrasaturazione, apparecchiature -Schemi di impianto completi di apparecchiature accessorie e di controllo -Conoscenza del funzionamento degli impianti di cristallizzazione MODULO 3: UMIDIFICAZIONE ED ESSICCAMENTO UD1 UMIDIFICAZIONE - Igrometria -Diagramma igrometrico Conoscenza del diagramma igrometrico e capacita di utilizzarlo per risolvere semplici

5 -Tecniche per variare l'umidità dell'aria -Le torri di raffreddamento -Il condizionamento dell'aria problemi UD2 ESSICCAMENTO -Aspetti generali -Bilancio di materia e di energia di un essiccatore in regime stazionario -Apparecchiature usate nell'essiccamento e loro rappresentazione grafica completa di apparecchiature accessorie e di controllo -Conoscenza delle principali apparecchiature di essiccamento e capacita ad eseguire uno schema di un impianto di essiccamento, secondo le norme UNICHIM, complete di controlli MODULO 4: l'industria DEL SACCAROSIO UD1 CICLO PRODUTTIVO -Generalità e proprietà chimico-fisiche del saccarosio - Il processo produttivo -Preparazione delle cariche ed estrazione -La depurazione -Concentrazione del sugo leggero -Cottura -Condizionamento finale e stoccaggio -Sottoprodotti -Raffinazione dello zucchero -Bilancio energetico, consumi e rese -Trattamenti delle acque reflue -Comprensione dei principali parametri analitici nell'industria della produzione del saccarosio da barbabietole, del processo di preparazione e purificazione del sugo grezzo, della concentrazione del sugo leggero e cottura del sugo denso, della cristallizzazione del saccarosio e della sua raffinazione -Conoscenza dei principali cicli di trattamento delle acque reflue relative MODULO 5: PROCESSI INDUSTRIALI UD1 IDROGENO E GAS DI SINTESI -Proprietà dell'idrogeno -Chimica dei processi -Lo Steam Reforming -Problematiche ambientali, igiene e sicurezza -Conoscenza delle materie prime per la produzione del gas di sintesi e dell'analisi termodinamica, cinetica e degli aspetti tecnologici dei processi industriali UD2 LA SINTESI DELL'AMMONIACA -Proprietà, produzione ed usi dell'ammoniaca -Aspetti termodinamici e cinetici -I reattori di sintesi -Schemi di processo -Conoscenza e comprensione dell'analisi termodinamica, cinetica ed economica della sintesi dell'ammoniaca

6 UD3 LA PRODUZIONE DI ACIDO NITRICO Roma 15 ottobre Proprietà produzione ed usi dell'acido nitrico -La produzione industriale -Gli impianti -Problematiche ambientali, igiene e sicurezza -Conoscenza delle caratteristiche e degli usi dell'acido nitrico Conoscere l'analisi termodinamica, cinetica ed economica del ciclo produttivo Prof.ssa Gaetana Mirabelli