X disciplinare docenti: Terreni Federica Colombo Pietro

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1 DISCIPLINA TECNOLOGIE CHIMICHE INDUSTRIALI, PRINCIPI DI A.S. 2013/14 AUTOMAZIONE E ORGANIZZAZIONE INDUSTRIALE X disciplinare docenti: Terreni Federica Colombo Pietro per la classe V CH serale 1) PREREQUISITI Bilanci di materia ed energia ; Controllo di processo ; Equilibri nei sistemi a due componenti e relativi diagrammi di stato (equilibrio liquido-vapore, liquido liquido, liquido-gas); Equilibri nei sistemi a tre componenti e relativi diagrammi di stato. 2) SITUAZIONE DI PARTENZA DELLA CLASSE Buona. Nessun nuovo inserimento 2.1) MODALITÀ DELLA RILEVAZIONE 2.2) TEMPI DELLA RILEVAZIONE 2.3) VALUTAZIONE DELLA RILEVAZIONE 2.4) MODALITÀ DI RECUPERO DELLE EVENTUALI LACUNE EVIDENZIATE 3) COMPETENZE TRASVERSALI CUI CONCORRE L INSEGNAMENTO da acquisire Numero Descrizione 1 Riconoscere i contesti, impostare e risolvere problemi 2 Saper utilizzare in modo appropriato le grandezze fisiche con le relative unità di misura 3 Organizzare, controllare, rielaborare conoscenze e abilità acquisite 4 Comunicare in forma orale e scritta in modo adeguato rispetto alla terminologia, al contesto e all interlocutore 5 Saper utilizzare in modo pertinente equazioni grafici e tabelle 4) COMPETENZE DISCIPLINARI da acquisire Numero Descrizione 1 Sapere applicare le equazioni di bilancio di materia su qualsiasi sistema 2 Sapere applicare le equazioni di bilancio entalpico su qualsiasi sistema 3 Saper riconoscere ed applicare il concetto di stadio teorico ed effettivo 4 Saper riconoscere ed illustrare i principi e /o le Leggi che regolano le specifiche operazioni unitarie 5 Saper illustrare,ed applicare i metodi grafici per la determinazione degli stadi teorici delle specifiche operazioni unitarie 6 Essere in grado di eseguire il dimensionamento di una colonna di estrazione con solvente 7 Essere in grado di realizzare uno schema di processo di estrazione liquido-liquido, completo delle apparecchiature ausiliarie e degli anelli di regolazione utilizzando le NORME UNICHIM 8 Essere in grado di realizzare uno schema di processo di estrazione liquido-solido, completo delle apparecchiature ausiliarie e degli anelli di regolazione utilizzando le NORME UNICHIM 9 Essere in grado di eseguire il dimensionamento di una colonna di distillazione e delle principali 1

2 apparecchiature ausiliarie 10 Essere in grado di realizzare uno schema di processo di distillazione, completo delle apparecchiature ausiliarie e degli anelli di regolazione utilizzando le NORME UNICHIM 10 Essere in grado di eseguire il dimensionamento di una colonna di assorbimento 11 Essere in grado di eseguire il dimensionamento di una colonna di strippaggio 12 Essere in grado di realizzare uno schema di processo di assorbimento e/o strippaggio, completo delle apparecchiature ausiliarie e degli anelli di regolazione utilizzando le NORME UNICHIM 13 Essere in grado di, illustrare i fondamenti del controllo automatico dei processi chimici ;e i principi di funzionamento dei vari tipi di regolatori. 14 Essere in grado di riconoscere ed applicare ; i principi fondamentali che permettono la scelta più opportuna del sistema di regolazione, sia per processi continui che per quelli discontinui. 15 Saper distinguere le differenze tra processi biotecnologici e sintesi chimiche 16 Saper riconoscere ed applicare le principali variabili operative dei processi biotecnologici 17 Saper riconoscere e scegliere un reattore in base al tipo di processo biotecnologico 18 Saper illustrare il processo di produzione del bio-etanolo 19 Saper illustrare il processo di produzione del bio-gas 20 Saper illustrare l'origine e gli effetti sull'ambiente delle acque inquinate, e le modalità, in termini operativi e progettuali.. 21 Saper illustrare la composizione chimica del petrolio, e delle principali operazioni utilizzate per il frazionamento e raffinazione del petrolio grezzo 22 Saper illustrare la relazione tra la proprietà dei polimeri e la loro struttura molecolare, la relazione proprietà dei polimeri e le loro applicazioni, la relazione struttura molecolare dei polimeri e le reazioni utilizzate, la dipendenza dei metodi di lavorazione dei polimeri dalla loro struttura e dalle applicazioni dei conseguenti materiali. 5) UNITÀ TEMATICA N. 1 TITOLO: La distillazione TEMPI (ore): 20 TEMPI (mesi): Dicembre- Gennaio COMPETENZE TRASVERSALI: 1,2,3,4,5. COMPETENZE DISCIPLINARI: 1,2,3,4,5,9,10 Descrivere i principi della distillazione e le principali applicazioni industriali ; Equilibrio liquido-vapore: miscele ideali e legge di Rault; miscele reali e deviazione dalla legge di Descrivere i parametri operativi e la loro Rault; influenza sull operazione ; Diagramma di stato T-x; Descrivere le principali tecniche di distillazione;. Influenza della pressione sull'equilibrio liquidovapore; Rappresentare i dati di equilibrio sul diagramma x,y; Importanza del concetto di volatilità relativa ed applicazione. Determinare i flussi e le composizioni in La distillazione: applicazioni industriali; un impianto di separazione per distillazione (portata vapore, portata acqua Metodi generali di distillazione (equilibrio; semplice e frazionata); i raffreddamento, ecc.); Concetto di stadio teorico ed effettivo; Dimensionare una colonna di distillazione Diagramma x,y; a piatti e a riempimento; Bilanci di materia ed entalpici in un impianto di Dimensionare le principali apparecchiature separazione per distillazione; ausiliarie (condensatore; ribollitore); Dimensionamento delle colonne di distillazione Disegnare lo schema di processo di un frazionata; impianto di estrazione con solvente completo si Influenza del rapporto di riflusso e della pressione sistemi di regolazione e controllo. sulla separazione e sui costi; Caratteristiche costruttive delle colonne a piatti e di riempimento; 2

3 Cenni alla distillazione di miscele complesse (azeotrope e multicomponenti); Distillazione in corrente di vapore; Schema di processo completo di sistemi i regolazione e controllo di un impianto di distillazione. EVENTUALI NOTE ILLUSTRATIVE DEL PERCORSO DIDATTICO 5) UNITÀ TEMATICA N. 2 TITOLO: Assorbimento e strippaggio TEMPI (ore): 10 TEMPI (mesi): Febbraio COMPETENZE TRASVERSALI: 1,2,3,4,5 COMPETENZE DISCIPLINARI: 1,2,3,4,5,11,12. Equilibrio liquido-gas; Descrivere i principi dell'assorbimento e Legge di Henry; le principali applicazioni industriali ; Influenza della temperatura e pressione Descrivere i parametri operativi e la loro sull'equilibrio liquido-gas; influenza sull operazione ; Miscele che seguono la Legge di Henry; Rappresentare le composizioni sui Miscele che deviano dalla Legge di Henry; diagrammi x,y; Caratteristiche del solvente o liquido di lavaggio; Determinare i flussi e le composizioni in Assorbimento: applicazioni industriali; Un impianto di separazione per Stadio teorico e reale di assorbimento; assorbimento; Dimensionamento di una colonna di Dimensionare una colonna di assorbimento; assorbimento; Influenza della temperatura e pressione su Descrivere i principi dello stripping e le processo di assorbimento; principali applicazioni industriali ; Influenza del rapporto L/G sulla separazione e sui Descrivere i parametri operativi e la loro costi; influenza sull operazione ; Desorbimento o stripping: applicazioni industriali; Determinare i flussi e le composizioni in Dimensionamento i una colonna di stripping; un impianto di stripping; Influenza della temperatura e della pressione sul Dimensionare una colonna di stripping; processo di stripping; Disegnare schemi di processo completo Influenza del rapporto L/V sulla separazione e sui dei sistemi di regolazione e controllo di un costi; impianto di assorbimento e strippaggio. Schema di processo completo di sistemi. regolazione e controllo di un impianto di assorbimento e strippaggio. EVENTUALI NOTE ILLUSTRATIVE DEL PERCORSO DIDATTICO 3

4 5) UNITÀ TEMATICA N. 3 TITOLO: L estrazione con solvente TEMPI (ore): 20 TEMPI (mesi): Ottobre - Novembre COMPETENZE TRASVERSALI: 1,2,3,4,5 COMPETENZE DISCIPLINARI: 1,3,4,5,6,7,8 Descrivere i principi dell estrazione e le principali applicazioni industriali ; Concetto di stadio teorico ed effettivo; Rendimento; Descrivere i parametri operativi e la loro influenza sull operazione, Concetto di stadio singolo e multiplo; Equilibrio liquido-liquido per sistemi a due Descrivere i criteri di scelta del solvente ; componenti, con miscibilità parziale; Rappresentare i sistemi ternari con Regola della leva inversa; diagrammi a triangolo rettangolo ; Dimensionare una colonna di estrazione; Disegnare lo schema di processo di un impianto di estrazione con solvente completo di sistemi di regolazione e controllo. Equilibrio liquido-liquido per sistemi a tre componenti e diagrammi triangolari; Influenza della temperatura e della pressione sulla lacuna di solubilità; Estrazione liquido-liquido: applicazioni industriali; La legge di ripartizione di Nerst e l equilibrio di ripartizione; I diagrammi ternari:costruzione e rappresentazione; Processo di estrazione a stadio singolo e multiplo; Processi di estrazione a correnti incrociate e controcorrente; Dimensionamento di una colonna di estrazione liquido-liquido; Influenza del rapporto S/F sui costi del processo di estrazione liquido-liquido; Schema di processo completo di sistemi i regolazione e controllo di un impianto di estrazione liquido-liquido; Equilibrio Liquido-solido-solido e rappresentazione con i diagrammi triangolari; Estrazione liquido solido: applicazioni industriali; Dimensionamento di una colonna di estrazione liquido-solido; Influenza del rapporto S/F sui costi del processo di estrazione liquido-solido; Schema di processo completo di sistemi i regolazione e controllo di un impianto di estrazione liquido-solido. 4

5 5) UNITÀ TEMATICA N. 4 TITOLO: IL CONTROLLO AUTOMATICO NEI PROCESSI CHIMICI TEMPI (ore): 20 TEMPI (mesi): Marzo COMPETENZE TRASVERSALI: 3,4 COMPETENZE DISCIPLINARI: 13, 14 utilizzare la terminologia specifica ; i principi di funzionamento della regolazione in individuare le variabili e le relazioni ingresso retroazione ed i principali elementi che costituiscono uscita in semplici processi ; un anello di regolazione; descrivere i principali costituenti una catena di il comportamento statico e dinamico dei processi ; regolazione ; i regolatori continui, ad azione integrale, ad azione descrivere e classificare il comportamento derivativa, ad azione PI, ad azione PD, ad azione statico e dinamico di semplici processi ; e) PID, reali ; descrivere le caratteristiche generali dei il processo regolato in retroazione ; regolatori altri metodi di regolazione. descrivere il comportamento dinamico di semplici processi regolati in retroazione; descrivere il principio di funzionamento della regolazione in cascata, in avanti, di rapporto, selettiva, adattativa ; descrivere i principi generali della regolazione multivariabile ; descrivere le caratteristiche generali dei sistemi di controllo automatico dei processi chimici. 5) UNITÀ TEMATICA N. 5 TITOLO: Il PETROLIO TEMPI (ore): 20 TEMPI (mesi): 2 COMPETENZE TRASVERSALI:.3,4,5 COMPETENZE DISCIPLINARI: 21 descrivere le principali caratteristiche del.la genesi del petrolio ; petrolio e delle sue funzioni ; la composizione chimica del grezzo; descrivere i processi di formazione dei giacimenti petroliferi ; descrivere i cicli di produzione del grezzo per ottenere determinati prodotti finiti ; descrivere gli aspetti termodinamici e cinetici dei principali processi di conversione in relazione ai parametri operativi del processo ; descrivere le principali operazioni dell industria petrolchimica. riconoscere le principali caratteristiche dei prodotti petroliferi. le operazioni di conversione ; EVENTUALI NOTE ILLUSTRATIVE DEL PERCORSO DIDATTICO le caratteristiche e gli impieghi dei prodotti petroliferi; gli aspetti generali della lavorazione del petrolio ; le caratteristiche delle benzine ; i principali processi di raffinazione (topping; vacuum, craking termico e catalitico; reforming); I principali prodotti petroliferi (GPL, benzine, Keroseni; gasolio; olio combustibile). 5

6 6) METODI UTILIZZATI Lezione frontale fortemente interattiva ; Utilizzo di supporti multimediali; Esercitazioni numeriche e grafiche. 7) STRUMENTI DI OSSERVAZIONE E VERIFICA a) Rilevazione, mediante l attenta osservazione del comportamento degli studenti, del loro grado di partecipazione alla lezione e del loro interesse relativo all argomento trattato; b) verifiche scritte ed orali e grafiche, costituite da domande a risposta libera problemi da risolvere ed esecuzioni di schemi di processo. 8) NUMERO MINIMO DI VERIFICHE SCRITTE, ORALI E PRATICHE DA EFFETTUARE IN CIASCUN PERIODO DI VALUTAZIONE 2 scritte nel primo trimestre; trenel secondo pentamestre 9) CRITERI DI VALUTAZIONE DELLE VERIFICHE Vedi programmazione consiglio di classe 10) ATTIVITÀ DI RECUPERO/APPROFONDIMENTO e relativa valutazione Recupero in itinere e successiva verifica. 11) PROGETTI/ATTIVITÀ DI ARRICCHIMENTO DELL'OFFERTA FORMATIVA COMPLEMENTARI O FUNZIONALI ALLA Una o più visite di istruzione in industrie chimiche compatibilmente con la disponibilità degli alunni e delle ditte. 12) EVENTUALI NOTE La presente programmazione è costituita da n. 6 fogli Castellanza, 23/09/2013 Firma dei docenti Federica Terreni Pietro Colombo 6