Fundamentals of instrumentation for chemical industry

A.A. 2021/2022
6
Crediti massimi
48
Ore totali
SSD
CHIM/04
Lingua
Inglese
Obiettivi formativi
The course aims to provide an advanced knowledge of the main instrumentations used in industrial chemistry for the plants control.
Risultati apprendimento attesi
At the end of the course students will acquire a basic understanding of the main instrumentations used in industrial chemistry for the measurement and control of some process quantities.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
In caso non fosse possibile tenere le lezioni in aula, le lezioni si terranno sulla piattaforma Teams, saranno per la maggior parte in modalità sincrona sulla base dell'orario del primo semestre e potranno essere seguite anche in asincrono perché registrate e lasciate a disposizione degli studenti.
Programma
Introduzione: unità di misura delle grandezze fisiche, conversione delle unità di misura, parametri strumentali, controllo di processo, definizioni degli elementi in un controllo di processo, misura e analisi (nozioni statistiche, concetti di strumentazione).
Componenti elettrici di base: resistenza (formule di resistori, combinazioni di resistori, sensori resistivi), capacitanza (formule di condensatori, combinazioni di condensatori), induttanza (formule di induttori, combinazioni di induttori).
Pressione: termini di base, tipo di pressione (pressione atmosferica, pressione relativa, pressione differenziale, vuoto, pressione statica vs. dinamica, pressione barometrica), formule di pressione, unità di misura della pressione, strumentazione di misura della pressione (manometri, barometri, diaframmi, capsule, soffietti, tubi Bourdon, altri sensori di pressione, strumenti per vuoto), apparecchiature di processo e sicurezza, applicazione.
Temperatura e calore: termini di base (definizioni di temperatura, definizioni di calore, definizioni di espansione termica), formule di temperatura e calore (temperatura, trasferimento di calore, espansione termica), scale di temperatura (indice di calore, fattore di raffreddamento da vento), dispositivi di misurazione della temperatura (termometri, ,termometri a molla, termoresistenze, termistori, termocoppie, termopila, semiconduttori, radiazioni), pirometria, applicazione.
Livello: formule di livello, dispositivi di rilevamento di livello, rilevamento di livello diretto (spia, dislocatore, sonde conduttive, sonde capacitive, ultrasuoni), rilevamento di livello indiretto (celle di carico, ruote a pale, ecc.), applicazione.
Flusso: termini di base (velocità, flusso laminare, flusso turbolento, viscosità, numero di Reynolds, schemi di flusso, equazione di Bernoulli, fattori energetici, portata, flusso totale), formule di flusso (equazione di continuità, equazione di Bernoulli, perdite di flusso), strumenti di misura del flusso (portata, portata totale, portata di massa, portata del particolato secco, portata in canale aperto), applicazione.
Misurazione dei fluidi: fluidodinamica, selezione del flussimetro, spostamento positivo, pressione differenziale, rotametri, misuratore di portata massico termico, Coriolis, turbina interferenziale, vortice oscillatorio.
Umidità: definizioni di umidità (umidità relativa, umidità specifica, rapporto di umidità o umidità assoluta, temperatura a bulbo umido, temperatura a bulbo secco, punto di rugiada, humidex, grafico psicrometrico), dispositivi di misurazione dell'umidità (igrometri, psicrometri, dispositivi di misurazione del punto di rugiada) , applicazione.
Densità e Peso specifico: termini di base (densità, peso specifico, gravità specifica), misuratori di densità (idrometri, termoidrometri, densimetri ad induzione, sensori di vibrazione), applicazione.
Viscosità: termini di base, strumenti di misura della viscosità.
Misure di pH: termini di base, misuratori di pH, applicazione.
Attuatori e controllo: regolatori di pressione, regolatori di flusso, regolatori di temperatura, regolatori di fluido.
Controllo di processo: concetti di controllo del segnale e modalità di controllo (concetto di tempo di ritardo, segnali di errore e segnali di correzione, tipi ON/OFF di azione del controllore di processo, azione proporzionale, derivata e integrale nei controllori di processo, sistemi di controllo pneumatico ON/OFF, controllori elettrici ON/OFF, controllori pneumatici proporzionali, integrali e derivativi (PID), Implementazione elettronica analogica dell'azione proporzionale, derivativa e integrale, sistema di controllo digitale).
Prerequisiti
Il corso è rivolto a studenti che hanno frequentato corsi fondamentali di chimica e chimica industriale, e con alcune basi in impianti industriali, matematica e fisica.
Metodi didattici
Lezioni frontali in aula/su Team con l'ausilio di slide (presentazioni power point) e sistemi audiovisivi (video).
Materiale di riferimento
- Experimental methods and instrumentation for chemical engineers, Gregory S. Patience, Elsevier, 2018. DOI https://doi.org/10.1016/C2015-0-05570-8, ISBN 978-0-444-64038-3.
- Fundamentals of industrial instrumentation and process control, William C. Dunn, McGraw-Hill Education, DOI: 10.1036/0071466932, EAN: 9781260122251.
- le slide di tutte le lezioni sono disponibili sulla piattaforma Ariel
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Il colloquio orale mirerà ad accertare l'apprendimento in termini di conoscenza e comprensione degli argomenti trattati e della corretta terminologia. Il punteggio varierà tra 18 e 30 su 30.
Il calendario con le date delle varie sessioni sarà pubblicato sul sistema di Ateneo.
CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Docente/i
Ricevimento:
14:00-15:30
Ufficio del docente