Istituto Tecnico Industriale Statale “E. Fermi”
ANNO SCOLASTICO 2014/2015 CLASSE IV G
TECNOLOGIE CHIMICHE E DISEGNO – PROGRAMMA SVOLTO
Prof. Turci Lorenzo Prof. Arletti Roberto
Consuntivo della Programmazione - Premesse
L’indirizzo “Chimica, Materiali e Biotecnologie” è finalizzato all’acquisizione di un complesso di competenze
riguardanti: i materiali, le analisi strumentali chimico-biologiche, i processi produttivi, in relazione alle esigenze delle
realtà territoriali, nel pieno rispetto della salute e dell’ambiente. Il percorso di studi prevede una formazione, a partire
da solide basi di chimica, fisica, biologia e matematica, che ponga il diplomato in grado di utilizzare le tecnologie del
settore per realizzare prodotti negli ambiti chimico, merceologico, biologico, farmaceutico.
Il secondo biennio punta al consolidamento delle basi scientifiche ed alla comprensione dei principi tecnici e
teorici necessari per l'interpretazione di problemi ambientali e dei processi produttivi integrati.
Nell’articolazione “Chimica e materiali”, vengono identificate, acquisite e approfondite le competenze relative
alle metodiche per la preparazione e per la caratterizzazione dei sistemi chimici e all’elaborazione, realizzazione e
controllo di progetti chimici e biotecnologici nelle attività di laboratorio e alla progettazione, gestione e controllo di
impianti chimici. Il diplomato dovrà avere competenze che vanno ben oltre il semplice uso della strumentazione. Il
diplomato deve essere in grado di servirsi di tutte le apparecchiature, deve avere le competenze per l’ottimizzazione
delle prestazioni delle stesse macchine, deve possedere le abilità di utilizzazione di tutti i software applicativi, nel
pieno rispetto delle normative sulla protezione ambientale e sulla sicurezza degli ambienti di vita e di lavoro.
Il programma è strutturato in modo da permettere agli studenti di acquisire, nel corso del triennio, competenze
sempre più specifiche nella conoscenza, comprensione e progettazione di processi ed impianti industriali finalizzati
alla produzione di sostanze chimiche e al trattamento dei rifiuti urbani, agricoli e industriali con particolare riferimento
alla depurazione delle acque.
PROGRAMMA SVOLTO
MODULO 1
Vapore d’acqua come fluido di scambio termico
Studio del diagramma di Andrews e del diagramma T, Q .
Calcolo calore (entalpia).
Trasmissione di calore
Conduzione, legge di Fourier per pareti semplici e composte, piane e cilindriche. Significato del coefficiente di
conducibilita` K.
Convezione e coefficiente di pellicola h.
Scambio totale di calore, coefficiente totale di scambio U e Ud . Calcolo del calore scambiato.
Calcolo del ΔT medio-logaritmico nel caso di equicorrente, controcorrente e correnti indifferenti.
Cenni all’irraggiamento.
Bilanci di materia e di energia
MODULO 2
Scambiatori di calore.
Scambiatori a tubi concentrici (hairpin)
Scambiatori a fascio tubiero, testa fissa, flottante, a chioma. Parti accessorie, diaframmi, piastre, disposizione
dei tubi.
Bilancio entalpico allo scambiatore.
Programma Svolto – Classe IV G
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Dimensionamento dello scambiatore fino al numero dei tubi.
Condensatori a superficie e a miscela.
Elementi di controllo e di regolazione applicati agli scambiatori.
Schemi di impianti con scambio termico e recupero di calore.
MODULO 3
Evaporazione
Studio del fenomeno dell’ebollizione. Legge di Clausius-Clapeyron. Effetto ebullioscopico.
Tipi di evaporatori: a tubi corti e lunghi, circolazione naturale e forzata.
Schema di un evaporatore con controlli automatici, a pressione atmosferica e sotto vuoto.
Bilanci di materia ed entalpia con esercizi di calcolo per il dimensionamento delle apparecchiature.
Apparecchiature accessorie: condensatore, tubo barometrico, scaricatori di condensa, sistemi per creare e
mantenere il vuoto.
Multiplo effetto e termocompressione: cenni.
Elementi di controllo e di regolazione applicati agli evaporatori.
Schemi di impianti.
MODULO 4
Essiccamento
Definizione delle grandezze fondamentali dell’igrometria, studio ed uso del diagramma igrometrico.
Metodi per rendere l’aria siccativa.
Curva di essiccamento di un solido (in generale e riferito alla piastrella ceramica)
Essiccamento diretto dei solidi con aria calda, bilancio ponderale e termico con esercizi di calcolo.
Cenni a schemi e apparecchiature per l’ essiccamento diretto dei solidi
Elementi di controllo e di regolazione del processo
Schemi di impianti di essiccamento.
MODULO 5
Termodinamica e cinetica delle reazioni chimiche
Primo, secondo e terzo principio
Studio termodinamico delle reazioni possibili.
ΔH, ΔH° (definizione qualitativa).
ΔS, ΔS° (definizione qualitativa).
ΔG° (definizione qualitativa e verifica delle possibili combinazioni dei segni tra ΔH° e ΔS°). Confronto tra ΔG e
ΔG°.
Significato termodinamico delle condizioni standard (definizione della Kp)
Importanza termodinamica delle variabili operative.
Temperatura (aspetti qualitativi e quantitativi, equazione di Van’t Hoff e diagrammi risultanti, esempi di
reazioni industriali).
Pressione (aspetti qualitativi e quantitativi, relazioni tra Kp e Kx, influenza degli inerti ).
Azione di massa (aspetti qualitativi e quantitativi, esempi di reazioni industriali).
Programma Svolto – Classe IV G
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Cinetica e catalizzatori.
Meccanismi di reazione e velocità di reazione.
Teoria degli urti (molecolarita` delle reazioni).
Energia di attivazione (diagrammi Ep/cdr , cenni sullo stato di transizione).
Velocità della reazione (concentrazione, temperatura, costante di velocità, formula di Arrhenius)
Catalisi e catalizzatori industriali.
Principio di funzionamento del catalizzatore .
Catalisi eterogenea.
Classificazione dei catalizzatori.
Cocatalizzatori e protettori strutturali .
Avvelenamento, invecchiamento, sinterizzazione
Reattori industriali
Principali reattori per reazioni con catalisi eterogenea e confronti.
Reattori a tino (CSTR ed STR) e con flusso a pistone (PFR)
Gli insegnanti
Prof. Turci Lorenzo
Prof. Arletti Roberto
I rappresentanti di Classe
Programma Svolto – Classe IV G
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