- Docente: Serena Bandini
- Crediti formativi: 3
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea in Ingegneria chimica e biochimica (cod. 8887)
Conoscenze e abilità da conseguire
Esemplificare metodologia e strumenti per l'analisi quantitativa dei processi dell'ingegneria chimica.
Contenuti
L’insegnamento costituisce un’introduzione all’analisi quantitativa dei processi dell’industria chimica eseguita utilizzando il modello di impianto chimico come rete di correnti materiali ed energetiche colleganti un sistema di “scatole nere”. Obiettivo principale del corso è quello di fornire gli elementi di base per eseguire bilanci di materia per singole apparecchiature e per sistemi complessi.
Prerequisiti e propedeuticità consigliate
L’allievo che accede a questo insegnamento conosce i concetti di fisica acquisiti alle scuole superiori, conosce i Fondamenti della Chimica generale T e sa utilizzare i concetti base di Analisi Matematica T-1 relativi al calcolo integrale.
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.
Programma
Alla fine del corso lo studente conosce il concetto di bilancio integrale di una proprietà estensiva ed i principi fondamentali delle equazioni di bilancio di materia; è in grado di eseguire bilanci di materia per sistemi tipici dell’ingegneria chimica utilizzando diverse tipologie di variabili di processo e di composizione.
Argomenti principali.
- Rappresentazione schematica degli impianti di processo: diagrammi a fiume e schemi di processo. L'impianto come sistema di scatole nere. I sottosistemi costituenti un impianto di processo: apparati continui, semicontinui e discontinui. Funzionamento in condizioni stazionarie e transitorie. Esempi semplificati di alcune apparecchiature e del loro principio di funzionamento.
- Stato delle correnti materiali: variabili di composizione e variabili di flusso (frazioni, concentrazioni, rapporti, pressione parziale, ecc.); definizioni, proprietà, relazioni ed unità di misura. Grandezze estensive ed intensive.
- L'equazione di bilancio integrale di una proprietà estensiva: termini di accumulo, generativi e di flusso.
- Bilanci di materia per singoli apparati, in presenza ed in assenza di trasformazione della materia, in condizioni di regime stazionario e transitorio. Grado di avanzamento di una reazione chimica; reagente limitante e reagente in eccesso. Parametri di caratterizzazione di un reattore chimico: conversione, selettività e resa. Concetto di base di bilancio.
- Esempi di applicazione delle equazioni di bilancio di materia ad apparati dell'industria chimica e di processo: miscelatori, distillatori, separatori, reattori chimici, scambiatori di calore, ecc. Applicazioni a sistemi con reazioni di combustione: calcolo della composizione dei fumi (secchi ed umidi) al variare della composizione del combustibile e dell’eccesso d’aria.
- Bilancio di materia per sistemi complessi: l’impianto chimico in condizioni stazionarie. Analisi e metodologia di soluzione del problema generale: gradi di libertà. Correnti principali (alimentazione fresca, combinata, spurgo e ricircolo). Esempi di applicazione numerica per impianti semplici.
- Reazioni stechiometricamente indipendenti (contenuto variabile).
Testi/Bibliografia
Appunti e dispense del docente, disponibili sul sito web “VLE” di Ateneo.
R.M.Felder, R.W.Rousseau, L.G.Bullard, Felder’s Elementary Principles of Chemical Processes, global edition. J.Wiley & Sons, New York, 2017 (per consultazione).
F.P.Foraboschi, Principi di Ingegneria Chimica, UTET, Torino ( cap.I, per consultazione)
Metodi didattici
Lezioni ed esercitazioni in aula di tipo tradizionale che vengono svolte su supporto informatico (tablet) e messe a disposizione in formato “pdf” sul sito web “VLE” di Ateneo.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
La verifica dell’apprendimento avviene tramite un esame finale volto ad accertare l’acquisizione delle conoscenze tramite lo svolgimento di una prova scritta.
La prova è articolata in due parti, da svolgersi nello stesso appello (tipicamente presso uno dei laboratori informatici della facoltà):
- domande a risposta multipla in cui sono richiesti semplici calcoli relativi agli argomenti principali del corso (variabili di composizione, massa molare media, conversione fra diverse unità di misura, grado di avanzamento, reazioni indipendenti, ecc..). Tempo a disposizione = 45-60 minuti. Punteggio massimo = 15/30 (risposta corretta=+1; risposta errata=-1/2; risposta non data = 0 punti). Le domande saranno accessibili esclusivamente on-line sulla piattaforma EOL;
- esercizi di bilanci di materia da eseguirsi su singole apparecchiature e/o su sistemi complessi. Tempo a disposizione = 60-80 minuti. Punteggio massimo = 15/30. Le domande saranno accessibili esclusivamente on-line sulla piattaforma EOL.
Durante lo svolgimento della prova:
- non è consentita la consultazione né di libri né appunti, né l’uso di cellulari o di altri supporti informatici che consentano accesso a dati e/o programmi residenti su dispositivi remoti o rimovibili, ad esclusione di quanto messo a disposizione nell’aula;
- è necessario l’uso di una calcolatrice scientifica tascabile e della tavola periodica.
La prova si considera superata (e quindi si conseguirà l’idoneità) se il punteggio complessivo dato dalla somma delle parti A) e B) risulta non inferiore a 16/30.
Obblighi e facilitazioni
Lo studente deve iscriversi alla lista aperta in AlmaEsami; la lista chiude 7 giorni lavorativi prima della prova. A lista chiusa non verranno accettate altre iscrizioni. In caso di appello suddiviso in più turni, non è consentito cambiare turno. Eventuali richieste di adattamenti per studenti con disabilità devono pervenire con congruo anticipo ed in ogni caso entro dieci giorni lavorativi dalla data di esame.
All’appello, prima di accomodarsi alla postazione assegnata, ad ogni studente verrà richiesto di consegnare il proprio dispositivo di telefonia mobile.
Il regolamento di esame è riportato anche in maniera dettagliata negli appunti del docente relativi all’AA in corso.
Strumenti a supporto della didattica
Il materiale didattico presentato, gli appunti del docente, i files pdf delle lezioni verranno messi a disposizione degli studenti esclusivamente come “materiale riservato agli studenti iscritti al corso” sulla piattaforma VLE dell’Ateneo di Bologna e verrà protetto da password. Lo studente deve considerare il materiale come riservato e personale: non è autorizzata la divulgazione del materiale, né in parti né per intero.
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Serena Bandini
SDGs
L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.