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Docente
ALESSANDRO CONCAS (Tit.)
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
INGLESE 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/88]  INGEGNERIA CHIMICA E DEI PROCESSI BIOTECNOLOGICI [88/00 - Ord. 2020]  PERCORSO COMUNE 12 120

Obiettivi

- Conoscenza e comprensione: il corso si propone di fornire agli studenti: i) le conoscenze tecnico-scientifiche fondamentali per l’identificazione dei pericoli nell'industria di processo e per valutare le conseguenze degli incidenti nonché stimarne la frequenza di accadimento e quantificare il rischio relativo. Inoltre il corso fornirà agli studenti gli strumenti per il progetto di sistemi e strategie per la riduzione del rischio associato a specifici processi industriali ii) gli strumenti per la comprensione dei fenomeni di inquinamento dell'aria e altre matrici ambientali prodotti principalmente dall’industria chimica nonché i fondamenti teorici alla base delle tecniche di dimensionamento e progetto dei processi per la rimozione e l’abbattimento dei contaminanti dagli effluenti.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione: le conoscenze acquisite nell'ambito del corso consentiranno allo studente di individuare le scelte tecniche da operare nell'ambito di un problema di implementazione di strategie impiantistiche volte all’incremento dell’affidabilità e della sicurezza in processi industriali specifici. Le conoscenze acquisite durante il corso consentiranno altresì di procedere alla progettazione di massima delle apparecchiature per il trattamento degli effluenti inquinanti.
-Autonomia di giudizio: lo studente sarà in grado di stabilire in autonomia le situazioni di potenziale rischio derivanti da uno specifico processo industriale sulla base del relativo diagramma P&ID e di capire le misure e strategie da mettere a punto al fine di ridurre i rischi di incidente ad essi associati. Lo studente sarà altresì in grado di elaborare ed interpretare criticamente una situazione di inquinamento da emissioni gassose e formulare una scelta tecnica appropriata per la sua risoluzione, tenuto conto delle migliori tecniche disponibili.
-Abilità comunicative: lo studente sarà in grado di comunicare utilizzando la terminologia tecnica di settore in lingua inglese.
-Capacità di apprendimento: lo studente sarà in grado di ampliare autonomamente le proprie conoscenze attingendo a diverse fonti bibliografiche in lingua inglese.

Prerequisiti

Per seguire con profitto questo insegnamento è indispensabile la conoscenza della Fisica e Chimica di base, ed è utile possedere conoscenze generali di Cinetica chimica, Fenomeni di trasporto, Fluidodinamica, Termodinamica e Impianti Chimici.

Contenuti

Il corso è articolato in due Unità Didattiche principali.
UD1 – Sicurezza e affidabilità dell’industria di processo (Lezione: 40 ore; Esercitazione: 20 ore).
Aspetti introduttivi con particolare riferimento a: programmi di sicurezza; etica nell’ingegneria, concetto di rischio accettabile, matrici di rischio; sicurezza intrinseca. Fondamenti di tossicologia: percorsi di esposizione ai composti tossici, modelli dose-risposta, concetto di TLV. Igiene industriale: schede di sicurezza dei composti, valutazione dell’esposizione dei lavoratori a composti tossici, rumore, polveri, sistemi di controllo quali ventilazione e respiratori. Modelli sorgente: flusso di liquido e vapore attraverso un foro da serbatoi e tubazioni in condizioni adiabatiche ed isoterme, liqui soggetti a flashing, evaporazione o ebollizione da piscina. Quantificazione delle emissioni di composti tossici e modelli di dispersione degli stessi nell’ambiente: parametri ambientali che influiscono sulla dispersione, equazione di avvezione dispersione, puff e plume gaussiani, rilascio non stazionario da sorgenti puntuali e/o lineari, rilascio stazionario con e senza vento, modello di Pasquill-Gifford, stima dell’altezza di risalita del plume, dispersione di gas densi, criteri per la valutazione di effetti tossici. Incendi ed esplosioni: triangolo del fuoco, criteri di infiammabilità di miscele di liquidi e vapori, concentrazione di ossigeno limitante e inertizzazione, diagramma di infiammabilità ed energia di ignizione, auto-ignizione, esplosioni. Prevenzione incendi ed esplosioni: inertizzazione, prevenzione ignizioni elettrostatiche; unità a prova di esplosione, ventilazione e sprinklers. Reattività chimica: identificazione dei pericoli da reazioni chimiche e loro caratterizzazione mediante calorimetri, interpretazione teorica dei dati da calorimetro, controllo dei reagenti pericolosi. Sistemi di sfiato e valvole: tipologie, caratteristiche e dimensionamento. Identificazione dei pericoli e metodo HAZOP. Analisi di rischio: richiami generali di probabilità, albero degli eventi e dei guasti, analisi di rischio quantitativa e layer of protection analisi, livelli di protezione indipendenti.
UD2: – Ingegneria chimica Ambientale (Lezione: 40 ore; Esercitazione: 20 ore).
Definizione di inquinamento atmosferico. Classificazione e proprietà dei contaminanti (primari e secondari). Fonti di inquinamento atmosferico. Misura degli inquinanti atmosferici: Monitoraggio ambientale e misura alla sorgente. Fattori di emissione. Inventario delle emissioni. Effetti dell'inquinamento atmosferico su scala locale e globale. Reazioni nell’atmosfera e deposizioni acide. Effetto serra. Buco dell’ozono stratosferico. Smog fotochimico. Acidificazione degli oceani da assorbimento CO2. Quantificazione delle emissioni da processi di combustione e cinetiche di formazione degli NOx. Fondamenti di meteorologia. il modello gaussiano di dispersione degli inquinanti in atmosfera. La valutazione dell'altezza efficace di rilascio. Dimensionamento dei camini. Cenni agli aspetti normativi: limiti alle emissioni in atmosfera e di qualità dell'aria. Apparecchiature per il controllo delle emissioni inquinanti e loro dimensionamento. Sistemi di captazione: cappe di aspirazione, pompe, compressori, soffianti, tubazioni. Trattamento di aerosol mediante camere di sedimentazione, cicloni, precipitatori elettrostatici, filtri tessili, scrubbers. Rimozione dei contaminanti gassosi mediante assorbimento, adsorbimento, wet scrubbing, combustione termica e catalitica, biofiltrazione. Controllo delle emissioni di SOx. Desolforazione dei fumi. Controllo delle emissioni di NOx. Controllo dei composti organici volatili (VOC). Ossidazione biologica. Incenerimento catalitico. Cenni sui software per il progetto.

Metodi Didattici

Il corso prevede lo svolgimento di lezioni frontali (67%) ed esercitazioni (33%). Le lezioni frontali si svolgono con presentazioni di slides a cui può accompagnarsi l'uso della lavagna tradizionale. Saranno mostrati anche video e animazioni ai fini esplicativi sul funzionamento di unità di impianto specifiche. Durante le esercitazioni sarà valutata la propensione al problem solving degli studenti proponendo loro di risolvere in classe problemi numerici riguardanti il dimensionamento di massima delle apparecchiature di abbattimento dei contaminanti e problemi relativi agli aspetti di sicurezza. Durante le esercitazioni gli studenti potranno far leva su diversi tools informatici per la soluzione dei problemi: dai linguaggi di programmazione ai software open source a quelli per l’analisi di rischio ed il progetto di impianti di trattamento degli effluenti gassosi. Durante le lezioni , il docente richiama i collegamenti alle altre discipline affrontate nel corso di laurea e stimola la partecipazione degli studenti alla discussione degli argomenti trattati. Sono previsti due seminari su tematiche riguardanti rispettivamente la sezione di sicurezza e quella di ingegneria chimica ambientale.

Verifica dell'apprendimento

L'esame prevede un colloquio orale volto ad accertare l'effettiva acquisizione della capacità di risolvere problemi connessi alla sicurezza ed affidabilità dell’industria di processo e relativi ai fenomeni di inquinamento dell'aria verificando la capacità di dimensionare le principali unità di trattamento delle emissioni gassose e di implementazione dei sistemi di sicurezza. Saranno poi oggetto dell’esame orali gli argomenti teorici affrontati nel corso.

Testi

Crowl, Daniel A., and Joseph F. Louvar. "Chemical Process Safety-Fundamentals with Applications, (2011)." Process Safety Progress 30.4 (2011): 408-409.

Cooper, C. David, and Forrest Christopher Alley. Air pollution control: A design approach. Waveland press, 2010.

Reynolds, Joseph, John S. Jeris, and Louis Theodore, eds. Handbook of chemical and environmental engineering calculations. John Wiley & Sons, 2007.

Altre Informazioni

Durante lo svolgimento del corso, le slide utilizzate ed ulteriori documenti di approfondimento verranno resi disponibili attraverso le piattaforme concordate con gli studenti.

Questionario e social

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