- Docente: Andrea Saccani
- Crediti formativi: 9
- SSD: ING-IND/22
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Moduli: Andrea Saccani (Modulo 1) Andrea Saccani (Modulo 2)
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea in Ingegneria chimica e biochimica (cod. 8887)
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Orario delle lezioni (Modulo 1)
dal 18/09/2023 al 16/10/2023
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Orario delle lezioni (Modulo 2)
dal 18/10/2023 al 20/12/2023
Conoscenze e abilità da conseguire
Il corso fornisce allo studente strumenti razionali ed omogenei per la scelta e l'impiego consapevole dei materiali nelle tecnologie, nella costruzione e nella gestione di apparati industriali in rapporto allambiente di servizio, alla loro protezione dal degrado e dal fuoco e alla sicurezza nell'impiego. Lo studente consegue, al termine del corso, capacità di valutare i parametri che presiedono alla scelta dei materiali nelle applicazioni ingegneristiche, di elaborare relazioni tecniche e progettuali sullimpiego dei materiali stessi, di predisporne le relative prove tecnologiche e di interpretarne razionalmente e con piena autonomia di giudizio i risultati ai fini dellottimizzazione delle possibilità applicative. Lo studente è pertanto in grado di risolvere problemi tecnici di media difficoltà nel settore dei materiali dellingegneria industriale. Il corso si propone inoltre di fornire agli allievi ingegneri chimici le conoscenze relative ai combustibili, alle acque industriali ed ai materiali per l'ingegneria, necessarie per i corsi successivi.
Contenuti
Propedeuticità (Per entrambi i moduli Scienza Materiali e Chimica Applicata)
L’allievo che accede a questo insegnamento dovrebbe possedere conoscenze di base sulla chimica inorganica ed organica. Tali conoscenze si ottengono frequentando i corsi di Fondamenti di Chimica e Chimica Organica erogati dai corrispondenti Corsi di Laurea.
Tutte le lezioni saranno tenute in Italiano. È quindi necessaria la comprensione della lingua italiana per seguire con profitto il corso e per poter utilizzare il materiale didattico fornito
Modulo di Scienza dei Materiali
(Modulo 2: 6CFU - comune per allievi di Ingegneria Chimica e Biochimica ed Ingegneria Meccanica)
Classificazione generale dei materiali e principali caratteristiche fisiche e meccaniche delle diverse classi (ceramici, polimeri, metalli e compositi tradizionali e nanostrutturati)
Definizione di Struttura dei materiali: legami chimici (energia e direzionalità), concetto di ordine e disordine, modelli a sfere rigide e strutture derivanti dai modelli.
Cristalli. Celle e reticoli cristallini. Indici di Miller per piani e direzioni reticolari. Densità atomica su piani e direzioni.
Difetti nei cristalli: di punto (vacanze), Difetti di punto nei materiali ceramici. Dislocazioni. Bordi di grano. Difetti di volume. Energia dei difetti.
Definizione di microstruttura Tecniche sperimentali per la determinazione della microstruttura. Microscopia ottica, elettronica (SEM) ed AFM. Porosimetria a mercurio. Determinazione della densità. Raggi X
Diagrammi di stato di equilibrio a due componenti. Trasformazioni eutettiche e peritettiche Trasformazioni di non equilibrio Diagrammi di interesse industriale (acciai, leghe dell'alluminio, ceramici)
Proprietà meccaniche dei materiali. Deformazioni plastiche. Anelasticità. Fenomeni di creep. Frattura fragile e duttile.
Analisi delle caratteristiche generali delle specifiche classi di materiali:
Ceramici, Metalli, Polimeri e compositi
Introduzione ai materiali nanocompositi
Modulo di Chimica Applicata (Modulo 1 - 3CFU) comune per allievi di Ingegneria Chimica e Biochimica ed Ingegneria Meccanica)
Acque: caratteristiche chimiche e fisiche
Sostanze sospese e disciolte
Durezza, alcalinità, salinità e potere incrostante
BOD e COD
Principali trattamenti chimici:
Addolcimento. Demineralizzazione. Sterilizzazione.
Requisiti delle acque in relazione al loro utilizzo finale. Reflui.
Combustibili
Cenni generali alle reazioni di combustione
Caratteristiche generali dei combustibili
Potere calorifico. Determinazione sperimentale del potere calorifico.
Temperatura di fiamma.
Combustibili liquidi
Petrolio: caratteristiche generali fisiche e chimiche
Distillazione frazionata a pressione atmosferica ed in condizioni di vuoto.
Principali prodotti della distillazione del petrolio, in particolare benzine e gasoli per autotrazione. e-fuels.
Principali processi della raffineria:
Visbreaking, Craking termico e catalitico, Reforming, Coking
Testi/Bibliografia
Modulo "Scienza dei materiali"
•“Scienza e Ingegneria dei materiali: una introduzione” W.D. Callister, D.G. Rethwisch Ed. EdiSES, Napoli, IV Edizione
“Scienza e tecnologia dei materiali” W.F. Smith, Ed McGraw-Hill Milano •
•“Elements of Materials Science and Engineering” L.H.Van Vlack, Ed. Addison-Wesley
“Struttura e proprietà dei materiali” John Wulff, volumi 1,2,3 Ed. Ambrosiana, Milano (non più in stampa: le copie sono adisposizione presso le Biblioteche)
Modulo di "Chimica Applicata"
Ingegneria Ambientale” Vesilind P, Peirce J CLUEB capitoli 4, 5 e 6
"Enciclopedia degli Idrocarburi" Autori vari, ENI
"Chimica Applicata" Brisi C. Editore Levrotto Bella
Metodi didattici
Lezioni frontali con uso di videoproiettore e lavagna
Esercitazioni in laboratorio: in base alle ore di lezione effettivamente erogabili in base al calendario didattico ed alla disponibilità effettiva dei laboratori, può essere prevista una attività di laboratorio volta ad analizzare la microstruttura di materiali campione utilizzando la
Microscopia elettronica (SEM) corredata di sonda EDS
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un esame finale unico per entrambi i moduli (Scienza materiali e Chimica Applicata), che accerta l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova scritta della durata di 1h (vedi oltre per i dettagli). Durante la prova:
a) non è ammesso l'uso di materiale di supporto quale libri di testo, appunti, supporti informatici;
b) è necessario dotarsi di calcolatrice (non è consentito l’uso della calcolatrice del telefono cellulare);
c) a ciascun candidato verrà richiesto di esibire un documento di riconoscimento ed il badge che attesta l’iscrizione all’Università di Bologna.
Per sostenere la prova d'esame è necessaria l'iscrizione tramite Almaesami, nel rispetto inderogabile delle scadenze previste. Coloro che non riuscissero per motivi tecnici o problemi particolari ad iscriversi entro la data prevista, sono tenuti a comunicarlo tempestivamente (e comunque prima della chiusura ufficiale delle liste di iscrizione) al docente
La prova d’esame mira a verificare il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici:
Modulo di Scienza dei Materiali
conoscenza delle caratteristiche generali delle differenti classi di materiali.
conoscenza delle principali tecniche per la determinazione della microstruttura dei materiali
capacità di prevedere le caratteristiche dei materiali in base alla loro storia termica e meccanica
capacità di selezionare i materiali più idonei ad una determinata applicazione.
Modulo di Chimica Applicata
Conoscenza della composizione e comportamento chimico dei combustibili liquidi derivati da petrolio
Valutazione dell’effetto di determinati trattamenti sulla composizione chimica dei combustibili liquidi
Conoscenza dei parametri chimici e fisici che determinano il comportamento delle acque
Valutazione dell’effetto di un trattamento specifico sulle caratteristiche chimiche delle acque
Lo scritto (unico per i due moduli della durata complessiva di 1h consiste, per il modulo Scienza dei Materiali, in domande aperte (2) ed in domande a risposta multipla (5) riguardanti la teoria. Per il modulo di Chimica Applicata si prevedono domande a risposta multipla (5) ed una domanda aperta che può prevedere l'esecuzione di calcoli numerici. Esempi di prove sono reperibili nel sito on-line. Per superare l'esame bisogna raggiungere una valutazione sufficiente in entrambi i moduli. Il voto finale viene pesato in funzione dei crediti dei due moduli.
Il superamento dell’esame sarà garantito agli studenti che dimostreranno padronanza e capacità operativa in relazione ai concetti chiave illustrati nell’insegnamento, ed in particolare la conoscenza delle principali caratteristiche chimiche fisiche e meccaniche delle diverse classi di materiali e delle correlazioni tra le proprietà macroscopiche dei materiali e la struttura e microstruttura degli stessi. Un punteggio più elevato sarà attribuito agli studenti che dimostreranno di aver compreso ed essere capaci di utilizzare tutti i contenuti dell’insegnamento in particolare in relazione alla capacità di modificare e prevedere il comportamento del materiale in base alle esigenze del particolare utilizzo finale. Il mancato superamento dell’esame potrà essere dovuto all’insufficiente conoscenza dei concetti chiave, alla mancata padronanza del linguaggio tecnico.
Strumenti a supporto della didattica
Copia delle slides proiettate durante le lezioni sono disponibili sul sito on line messo a disposizione dalla Facoltà
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Andrea Saccani
SDGs


L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.