Programma di TECNOLOGIE CHIMICHE INDUSTRIALI - articolazione Chimica dei materiali

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1 CLASSE TERZA AC Programma di TECNOLOGIE CHIMICHE INDUSTRIALI - articolazione Chimica dei materiali Classe 3 Chim/art. - A.S Articolazione Chimica dei materiali Prof. MAZZONI FILIBERTO Prof. ANTONIO GIUSEPPE GENTILE Moduli didattici Conoscenze Competenze e Abilità Unità di misura Richiami sulle grandezze fisiche fondamentali e derivate, sulle unità di misura e relativi sistemi, conversione tra i vari sistemi di unità di misura. Verificare la capacità di conversione tra vari sistemi di unità di misura (SI, Tecnico, CGS). Norme UNICHIM Normativa UNICHIM. Capacità di impiegare la normativa Unichim nella rappresentazione grafica dei processi. Applicazioni informatiche alle automazioni Variabili analogiche e digitali; conversione A/D e D/A; elementi di logica booleana (operazioni AND, OR, NOT, NAND e NOR); Applicazione delle operazioni AND, OR, NOT ai sistemi automatici. Materiali impiegati nell industria chimica Idrostatica Impiego dei materiali metallici e non metallici negli impianti industriali, caratteristiche meccaniche e resistenza agli agenti chimici. Pressione effettiva, assoluta, pressione idrostatica. Principio di Pascal, tubo a U come misuratore di pressione. Principio di Archimede e sue applicazioni, il torchio idraulico. Comprendere quali materiali si impiegano nella costruzione di parti di impianti chimici Saper applicare alla pratica industriale i principi dell idrostatica

2 Idrodinamica Componentistica Viscosità nei liquidi reali newtoniani e non newtoniani. Moto laminare e turbolento dei liquidi reali, perdite di carico distribuite e localizzate. Vari tipi di valvole e loro azione. Individuare apparecchiature, tubazioni, valvole utilizzati nella costruzione di un semplice circuito idraulico. Macchine idrauliche operatrici Pompe, curve caratteristiche (prevalenza H, potenza e rendimento in funzione della portata) e calcolo della potenza teorica e reale richiesta, prevalenza H, C.P.N. di una pompa centrifuga e relative considerazioni teoriche e pratiche sul dislivello massimo ammissibile. Classificazione e struttura delle pompe. Pompe alternative a singolo e duplice effetto, loro campo di utilizzo, portata e relativi diagrammi in funzione del tempo, diametro cilindro, corsa e numero di giri, velocità dello stantuffo, portata teorica ed effettiva, vari tipi e dimensionamento di massima. Funzionamento di un eiettore. Applicazione pratica dell'equazione di Bernoulli per il trasporto di liquidi reali. L'automazione industriali nei processi chimici Il processo industriale visto come un sistema dinamico soggetto a perturbazioni; concetto di controllo dei processi e loro regolazione; variabili controllate e regolate; concetto di retroazione; concetto di set point di una variabile controllata; sensori e attuatori; rappresentazione a blocchi di un sistema regolato; regolazione on/off e proporzionale. Applicazione dell'automazione nei processi chimici industriali e rappresentazione a blocchi di un sistema regolato. Saper impostare e giustificare le regolazioni automatiche di un semplice circuito idraulico. ATTIVITA di LABORATORIO La sicurezza negli impianti chimici: -La gestione delle combustioni- Velocità di combustione, temperatura di accensione e di infiammabilità, propagazione, limiti di infiammabilità,

3 tipologie di fiamma, esplosione, deflagrazione, detonazione, limiti di esplosività, caratteristiche e classificazione degli esplosivi, conservazione dei combustibili gassosi, dinamica degli incendi. -Norme ATEX- Miscele a rischio di esplosione e atmosfere potenzialmente esplosive, sorgenti di innesco, dispositivi di protezione e criteri di scelta, protezione dalle esplosioni. Saper individuare le condizioni di rischio applicate agli impianti chimici industriali. Saper intraprendere un azione preventiva secondo i principi della normativa vigente. -Sicurezza biologica- Rischio biologico, microrganismi saprofiti e patogeni, esposizione, contaminazione, prevenzione, buona prassi igienica, dispositivi di protezione. -Alternanza scuola lavoro- Una quota delle ore di laboratorio saranno destinate alla trattazione di tematiche attinenti l alternanza scuola lavoro. Legnago, 15 Ottobre 2015

4 CLASSE QUARTA AC Termochimica Programma di TECNOLOGIE CHIMICHE IND. articolazione Chimica dei materiali a.s Prof. Mazzoni Filiberto Prof. Carlini Nicola Le funzioni di stato U, H, S, G. Impiego dei dati relativi al vapor d acqua saturo secco ove questo sia richiesto. Applicazioni pratiche delle conoscenze dei gas reali ai cicli produttivi I gas reali Il calore nelle tecnologie chimiche industriali Le operazioni unitarie nello scambio di calore Lo scambio di calore per conduzione e convezione e relativi coefficienti di scambio, lo scambio di calore per irraggiamento, principi fisici su cui si basa. Equicorrente e controcorrente, temperatura media logaritmica, bilanci di energia nelle operazioni di scambio termico. Dimensionamento di massima delle apparecchiature industriali più comuni. Isolamento termico, calcolo del calore perduto attraverso un isolante e ottimizzazione economica degli spessori. Il recupero di calore nei processi industriali, importanza economica e applicazioni significative. Impiego del vapor d'acqua come fluido trasportatore di calore. Evaporazione: a singolo e multiplo effetto, in E.C. e in C.C., bilanci di materia e di energia al singolo e al multiplo effetto, calcolo della superficie di scambio di un evaporatore, calcolo della portata di acqua al condensatore barometrico. Apparecchiature impiegate negli impianti di evaporazione (a fascio tubiero verticale corto, lungo, Kestner, a film sottile, per l'industria alimentare); apparecchiature ausiliarie: eiettori, condensatori, pompe ad anello liquido, scaricatori di condensa e di incondensabili. Miscele aria-vapor d'acqua: umidità assoluta e relativa, temperatura di bulbo umido e bulbo secco, diagramma igrometrico e suo impiego nei calcoli delle operazioni di essiccamento. Capacità di formulare correttamente bilanci di materia e termici e di calcolare un'area di scambio attraverso l'utilizzo dell'equazione di Fourier. Capacità di formulare equazioni di bilancio di materia e di energia a un evaporatore e a sistemi operanti in multiplo effetto e in termocompresssione. Capacità di prevedere ed effettuare, dove sia possibile, recuperi termici, con relativi calcoli. Dimensionamento di massima di un reattore chimico.

5 Reattori chimici Modelli cinetici di base dei reattori chimici (CSTR, PFR), utilizzo di reattori in serie. Impostazione di circuiti tipici di regolazione automatica relativi alle grandezze fisiche più comuni. Regolazioni automatiche Processi chimici industriali Sistemi di regolazione ad anello aperto, ad anello chiuso e in cascata, tipi di regolatori e loro azione: proporzionale, integrale e derivativa, proporzionale - integrale (PI) e proporzionale - integrale - derivativa (PID), circuiti tipici per la regolazione delle grandezze fisiche più comuni: T, P, livello, portata, ph, regolazione completa di un essiccatore rotativo, regolazione completa di un impianto di evaporazione in multiplo effetto; esempi significativi di automazione di processi industriali. Esempi di criteri economici per il dimensionamento delle apparecchiature industriali, in riferimento alle operazioni impiantistiche unitarie prese in esame. Capacità di impostare una sequenza logica relativa a un ciclo produttivo. Previsione di eventuali recuperi termici Reagenti impiegati, impianti di produzione e relativo funzionamento, separazione del prodotto finito. Trattamento acque Industria dell'ammoniaca Industria dell'acido nitrico Industria dell'acido solforico Sicurezza ambiente di lavoro normativa D.Lgs. 81/2008 con riferimento ambito industria chimica, impianti chimici, esempi, valutazioni di rischio e pericolo, dispositivi di protezione individuale, dispositivi di protezione collettiva. Valutazione dei rischi per la salute infortuni, malattie professionali, agenti chimici, fisici, trasversali. Introduzione alle dinamiche riguardanti la combustione e l esplosione. Norme riguardanti atmosfere esplosive ATEX, individuazione zone, simbologia applicata agli impianti chimici, dispositivi di protezione individuali specifici. Legnago, 15 Ottobre 2015