UNIVERSITÀ DI PISA FACOLTÀ DI INGEGNERIA

Corso di Laurea in

INGEGNERIA CHIMICA

Informazioni e programmi degli insegnamenti

2007/2008

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INDICE

PRESENTAZIONE DELLA LAUREA TRIENNALE 1 Introduzione 1

Il percorso formativo 1 1. IL CONSIGLIO DEL CORSO DI LAUREA 3

Composizione 3 Il Presidente 4 Le Commissioni 4

2. LE STRUTTURE DI RIFERIMENTO 5 3. L'OFFERTA DIDATTICA 6

I periodi di lezione e di esame 6 I crediti 6 L'organizzazione didattica 6 Il tirocinio 6 La prova finale 7

4. IL MANIFESTO 2007-2008 9

5. I PROGRAMMI DEGLI INSEGNAMENTI 11

Biomateriali Catalisi Industriale Chimica e Tecnologie Cartarie

Chimica Industriale Chimica Industriale Inorganica Chimica Industriale Organica Corrosione e Protezione dei Materiali Disegno Tecnico Industriale Economia e Gestione Aziendale Elettrotecnica Fisica Generale Fondamenti Chimici delle Tecnologie I Fondamenti Chimici delle Tecnologie II Fondamenti di Chimica Industriale Fondamenti di Ingegneria delle Reazioni Chimiche Impianti Chimici I Impianti Chimici II

Impianti Chimici per l'Industria della Carta Impianti per la Tutela dell'Ambiente Ingegneria Chimica Ambientale Istituzioni di Biochimica Istituzioni di Matematiche Laboratorio di Corrosione e Protezione dei Materiali Laboratorio di Scienza e Tecnologia dei Materiali Matematica Materiali Metallici Materiali Polimerici Meccanica dei Solidi Principi di Ingegneria Chimica

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Principi di Ingegneria Chimica Ambientale Processi Biologici Industriali Scienza e Tecnologia dei Materiali Sistemi Energetici Strumentazione e Controllo dei Processi Chimici

Tecnologie Chimiche Speciali Termodinamica dell'Ingegneria Chimica

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PRESENTAZIONE DELLA LAUREA TRIENNALE

Introduzione

Il corso di laurea in Ingegneria Chimica nasce da un attento studio degli interessi mostrati dai diversi portatori d’interesse (mondo del lavoro, scuole superiori, famiglie, corso di laurea specialistica in ingegneria chimica…), e dall’esperienza formativa pluriennale del precedente corso di laurea quinquennale di uguale denominazione. A tal scopo, il corso di laurea in Ingegneria Chimica è stato progettato con lo scopo di preparare risorse umane capaci di adattarsi ai cambiamenti tecnologici dell’industria e alle esigenze del settore pubblico e sociale, nell’epoca della flessibilità, della competizione globale e della qualità totale. Al laureato in Ingegneria Chimica dell’Università di Pisa si vuole impartire, quindi, una buona preparazione culturale, sia scientifica di base che professionale specifica, che gli consenta di affrontare con adeguata capacità critica le problematiche legate alla varietà dei processi, alla conduzione di impianti e al conseguimento di standard di sicurezza e di impatto ambientale.

Notevole rilievo viene dato, all’interno del percorso formativo in Ingegneria Chimica; a quelle attività didattiche non tradizionali o di “aula”, attraverso le quali lo studente può calarsi nella concreta realtà produttiva ed interagire con lavoratori ed imprenditori. Infatti, si vuole dare importanza a quelle conoscenze “trasversali” che permetteranno allo studente di affrontare, in futuro, con maggiore consapevolezza le problematiche della realtà produttiva.

Gli sbocchi professionali dell’ingegnere chimico sono quindi molteplici. Oltre alla tradizionale industria chimica e petrolchimica, negli ultimi anni l’Ingegnere Chimico, grazie alla formazione “trasversale”, si è facilmente inserito in settori produttivi diversi quali ad esempio l’alimentare, il farmaceutico, la produzione cartaria, l’industria metallurgica, quella tessile, quella conciaria, nelle aziende di erogazione di servizi quali ad esempio acqua, gas, energia, trattamento di rifiuti, o in società di progettazione.

Il percorso formativo Il Corso di Laurea triennale in Ingegneria Chimica si propone di impartire da un lato una solida

preparazione di base e dall’altro una preparazione professionale specifica. A differenza del “vecchio” Corso di Laurea quinquennale, che mirava ad una preparazione professionale a largo raggio, l’obiettivo del corso di laurea triennale è quello di preparare un laureato che possa entrare immediatamente nel mercato del lavoro nel settore specifico in cui si è formato. Nello stesso tempo, tuttavia, il laureato triennale deve essere anche in grado di riconvertirsi rapidamente per affrontare i problemi legati ad altri settori dell’industria chimica. Per far questo, il Corso di Laurea in Ingegneria Chimica comprende alcuni corsi fondamentali, che devono essere seguiti da tutti gli studenti e da corsi più specifici, questi ultimi articolati in tre curricula (Curriculum Generale, Curriculum Ambientale, Curriculum Materiali). I corsi a comune sono a) quelli di base, cioè matematica, fisica e chimica, b) gli insegnamenti fondamentali per l’ingegneria chimica, cioè termodinamica, fenomeni di trasporto, scienza dei materiali e impianti chimici e c) gli insegnamenti che si reputano necessari alla formazione di un ingegnere industriale, cioè disegno tecnico industriale, meccanica dei solidi, sistemi energetici, economia e gestione aziendale e elettrotecnica.

I curricula si differenziano per la presenza di insegnamenti caratterizzanti. Tali insegnamenti mirano all’approfondimento dello studio dei processi e degli impianti dell’industria chimica per il curriculum generale, a quello della sicurezza e della salvaguardia dell’ambiente per il curriculum ambientale e a quello della formulazione e della produzione di materiali per il curriculum materiali.

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Il piano di studio prevede anche 2 corsi a scelta ed il tirocinio con prova finale, per complessivi 27 crediti formativi su 1801. Tra i corsi a scelta, si segnalano i due corsi di indirizzo cartario, particolarmente indicati per gli studenti che intendono cercare uno sbocco professionale alla fine della laurea triennale.

Il tirocinio previsto alla fine del corso di laurea consiste in un lavoro di 2-3 mesi a tempo pieno, con lo scopo di apprendere un metodo di lavoro applicabile in ambito industriale. Il tirocinio può essere svolto in un laboratorio di ricerca dell’Università o anche in aziende o laboratori di ricerca esterni, con la supervisione di uno o più relatori, di cui almeno uno deve essere un docente appartenente al Corso di laurea. Infine, il lavoro di tirocinio viene descritto in una tesi di laurea e presentato in una prova finale.

Nella tabella seguente si presenta un breve riassunto del piano di studio della laurea triennale in Ingegneria Chimica, mentre una descrizione più dettagliata.si può trovare nel manifesto.

In totale, il Corso di Laurea in Ingegneria Chimica richiede 180 CFU. Di questi, come si vede

dalla tabella, un terzo circa si riferisce ad insegnamenti di base, un terzo a corsi ingegneristici fondamentali e un terzo ad insegnamenti professionali caratterizzanti. Di questi, circa la metà (27 CFU) sono dedicati a corsi con una forte connotazione professionali, cui fa seguito un tirocinio da svolgersi in impianto e una prova finale.

1 Il numero di Crediti Formativi Unitari (indicati come CFU) associati ad un corso corrispondono al suo “peso”. 1

CFU corrisponde a circa 9 ore di lezione cosiddette “frontali” e dunque 12 CFU corrispondono grossomodo ad un vecchio corso annuale.

Tabella riassuntiva del corso di laurea in ingegneria chimica

CFU Corsi di base Matematica, fisica e chimica 54 Corsi fondamentali dell’ingegneria chimica

Termodinamica, fenomeni di trasporto, scienza dei materiali, impianti chimici

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Corsi ingegneristici “generici” Disegno tecnico industriale, meccanica dei solidi, sistemi energetici, economia e gestione aziendale, elettrotecnica

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Lingua inglese 3 Corsi caratterizzanti Corsi specifici dei curricula 36 Corsi a scelta dello studente 12 Tirocinio e prova finale 15 TOTALE 180

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1. CONSIGLIO DEL CORSO DI LAUREA COMPOSIZIONE Il consiglio del Corso di Laurea Aggregato (cioè della laurea triennale e di quella specialistica) in Ingegneria Chimica ha la seguente composizione: Docenti Lidia Aceto l.aceto@dma.unipi.it Sami Barbada Sami.Barmada@dsea.unipi.it Mauro Bartolozzi m.bartolozzi@ing.unipi.it Hugo Beirao da Veiga bveiga@dma.unipi.it Andrea Bonaccorsi a.bonaccorsi@gmail.com Alessandro Brambilla a.brambilla@ing.unipi.it Elisabetta Brunazzi e.brunazzi@ing.unipi.it Emo Chiellini emochie@dcci.unipi.it Gianluca Ciardelli gianluca.ciardelli@ing.unipi.it Carlo Culla c.culla@ing.unipi.it Riccardo Del Corso dis@ing.unipi.it Massimo De Sanctis desanctis@ing.unipi.it Chiara Galletti chiara.galletti@ing.unipi.it Giovanni Gheri gheri@dma.unipi.it Andrea Lazzeri a.lazzeri@ing.unipi.it Roberto Lensi r.lensi@ing.unipi.it Dino Leporini dino.leporini@df.unipi.it Domenico Lupinacci d.lupinacci@ing.unipi.it Pier Luigi Magagnini magagnini@ing.unipi.it Pier Filippo Marconi marconi@ing.unipi.it Roberto Mauri r.mauri@ing.unipi.it Cristiano Nicolella c.nicolella@ing.unipi.it Massimo Paci m.paci@ing.unipi.it Gabriele Pannocchia g.pannocchia@ing.unipi.it Luigi Petarca petarca@ing.unipi.it Giovanni Polacco g.polacco@ing.unipi.it Cosimo Rizzo rizzo.c@ing.unipi.it Claudio Scali scali@ing.unipi.it Maurizia Seggiani m.seggiani@ing.unipi.it Leonardo Tognotti tognotti@ing.unipi.it Vincenzo Tricoli v.tricoli@ing.unipi.it Emilio Vitale preside@ing.unipi.it Nicolaos Vatistas vatistas@ing.unipi.it Sandra Vitolo vitolo@ing.unipi.it Severino Zanelli zanelli@ing.unipi.it Riccardo Zucchi r.zucchi@bm.med.unipi.it Coordinatore didattico Giovanna Nencioni g.nencioni@ing.unipi.it Rappresentante studenti Monica Annunziato monicaannunziato@hotmail.com

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Spetta al Consiglio di Corso di Laurea: • Organizzare e coordinare le attività di insegnamento del Corso di laurea, in particolare elaborare il

manifesto e la programmazione didattica. • Esaminare e approvare i piani di studio proposti dagli studenti. • Avanzare proposte di professori a contratto, nell'ambito della programmazione didattica. • Formulare per il Consiglio di Facoltà proposte e pareri in merito alle modifiche statutarie attinenti al

Corso di laurea, alla richiesta, destinazione e chiamata di posti in organico di professori di ruolo e di ricercatori per gli insegnamenti impartiti nel corso di laurea.

IL PRESIDENTE Il presidente del Corso di Laurea in Ingegneria Chimica è il Professor Roberto Mauri, coadiuvato dal Vice Presidente, Professor Leonardo Tognotti. Spetta al Presidente di Corso di laurea: • Convocare e presiedere il Consiglio di Corso di laurea. • Adottare provvedimenti di urgenza su argomenti afferenti alle competenze del Consiglio di CdL

sottoponendoli allo stesso, per ratifica, nella prima adunanza successiva. • Partecipare alle riunione del comitato di presidenza della Facoltà. • Predisporre la relazione annuale sull'attività didattica. • Sovrintendere alle attività del CdL e vigilare, su eventuale delega del Preside, al regolare svolgimento

delle stesse. • Proporre al Preside la commissione per il conseguimento del titolo accademico. LE COMMISSIONI Presso il Corso di laurea sono attive le seguenti commissioni. Commissione didattica paritetica La commissione didattica paritetica è formata dai rappresentanti degli studenti nel consiglio di CdL, da un pari numero di garanti e dal Presidente di CdL che la presiede. La commissione ha il compito di individuare, impostare e ottimizzare gli obiettivi didattici del CdL, coordinare i programmi dei singoli corsi e valutare possibili miglioramenti del processo formativo. In particolare, la commissione didattica paritetica esprime un parere sulla programmazione didattica annuale e sulla compatibilità tra i crediti assegnati alle attività formative e gli obiettivi formativi del CdL. La commissione didattica paritetica, presieduta dal Presidente di CdL, Prof. Mauri Roberto, è composta dai rappresentanti degli studenti (Annunziato Monica, Corso Marta, Chiocca Michele e Matteucci Emanuele) e da un pari numero di docenti (Mauri Roberto, Tognotti Leonardo, Vitolo Sandra e Scali Claudio). Commissione laboratori La commissione ha il compito di monitorare e supportare le attività di laboratorio degli insegnamenti propri del CdL, gestendo i fondi per le attività di laboratorio assegnati al CdL ed è composta dai docenti: Lupinacci Domenico e De Sanctis Massimo. Commissione di autovalutazione La commissione di autovalutazione ha il compito di monitorare l'andamento del CdL per garantire l'erogazione efficace ed efficiente della didattica e dei servizi di supporto. Si avvale di procedure definite dall'Ateneo, quali la rilevazione della soddisfazione degli studenti attraverso la distribuzione, prima, e l'elaborazione, poi, dei questionari di valutazione degli studenti. Inoltre, la commissione di autovalutazione si occupa della compilazione del formulario per la richiesta di accreditamento. La commissione è composta dai docenti S. Vitolo, L. Tognotti e R. Mauri.

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2. LE STRUTTURE DI RIFERIMENTO Consiglio Aggregato dei Corsi di Laurea in Ingegneria Chimica Presidente: Prof. Roberto Mauri Telefono: (050) 2217 848 Fax: (050) 2217 866 Coordinatore Didattico: Dott.sa Giovanna Nencioni Telefono: (050) 2217 825 Fax: (050) 2217 866 Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali Direttore: Professor Roberto Tartarelli Sede Principale: Via Diotisalvi 2, 56126 Pisa Telefono: (050) 2217 856 Fax: (050) 2217 866 http://diccism.ing.unipi.it/ Centro di Servizi Informatici della Facoltà di Ingegneria Via Giunta Pisano 28, 56126 Pisa Telefono e fax: (050) 553 594 Presidente: Prof.ssa Gigliola Vaglini Direttore Operativo: Dott.sa Daniela Dorbolò Orario di apertura: lunedì - venerdì: 8,30 - 19,00; sabato: 8,30 - 12,30. Email: service@ing.unipi.it http://www.ing.unipi.it/sifi Centro Bibliotecario Via Diotisalvi 2, 56126 Pisa Telefono: (050) 553 604 Fax: (050) 555 057 Presidente: Prof. Giuseppe Forasassi Direttore Operativo: Dott.sa Edith Moscatelli Orario di apertura: lunedì - venerdì: 8,15 - 19,45; sabato: 9,00 - 13,00. Email: library@ing.unipi.it http://biblioteca.ing.unipi.it

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3. L'OFFERTA DIDATTICA I PERIODI DI LEZIONE E DI ESAME Le lezioni si svolgono in due periodi di 12 settimane ciascuno, secondo il seguente calendario: Iº periodo di 12 settimane, dalla fine di settembre alla fine di dicembre. IIº periodo di 12 settimane, dalla fine di febbraio alla fine di maggio. Gli appelli di esame sono sette, di cui tre nel periodo gennaio- febbraio, tre nel periodo giugno-luglio e uno a settembre. Sono previsti due appelli straordinari, riservati a studenti fuori corso e con sola prova orale (con prova scritta già effettuata, qualora prevista), da tenersi nei mesi di novembre ed aprile. I CREDITI Il carico di lavoro dello studente viene pesato attraverso i crediti . Il credito formativo (CFU) è la misura del volume di lavoro di apprendimento, richiesto ad uno studente in possesso di adeguata preparazione iniziale, per l'acquisizione di conoscenze ed abilità nelle attività formative previste dall’ordinamento didattico del Corso di Studio. Ad ogni credito corrispondono 25 ore di lavoro complessivo per lo studente, che comprende sia le lezioni e le esercitazioni in aula e in laboratorio (attività frontali), sia lo studio individuale, sia altri tipi di attività formative come il tirocinio. La quantità media di lavoro di apprendimento svolto in un anno da uno studente impegnato a tempo pieno negli studi universitari è convenzionalmente fissata in 60 crediti. Ad ogni attività formativa è associato un certo valore in crediti, che vengono acquisiti con il superamento di un esame o con altra forma di verifica del profitto, e non sostituiscono il voto. Secondo la regola generale stabilita dalla Facoltà, i crediti assegnati alle attività frontali hanno la seguente corrispondenza: per lezioni o esercitazioni svolte in aula, un credito comporta 8,3 ore in aula e 16,6 ore di studio individuale; per le esercitazioni sperimentali svolte in laboratorio un credito comporta 12,5 ore in laboratorio e 12,5 ore di studio individuale. In questo modo un corso di 12 crediti corrisponde a 100 ore di didattica frontale, uno di 6 crediti a 50 ore. L’ORGANIZZAZIONE DIDATTICA Il Corso di Laurea in Ingegneria Chimica prevede tre curricula, generale, materiali e ambientale e si articola su 18/19 esami. Come preparazione propedeutica alle discipline applicative del settore chimico è prevista una formazione di tipo fisico- matematico che è comune a tutti gli ingegneri, alla quale si aggiungono discipline chimiche, elettriche ed economiche, intese a fornire all’allievo una preparazione di base ad ampio spettro. L’attività didattica di ogni insegnamento consiste in lezioni teoriche ed esercitazioni, molte delle quali sono di natura sperimentale. IL TIROCINIO L’attività di tirocinio rappresenta una tappa fondamentale per concludere il percorso formativo della laurea in Ingegneria Chimica, così come previsto dal D.M.509/99, ed è di particolare importanza per quegli studenti che intendono entrare nel mondo del lavoro con il titolo triennale. Lo scopo di questa attività formativa è quello di consentire allo studente l’applicazione delle competenze acquisite a problematiche di interesse applicativo ed industriale. Lo studente può optare tra uno tirocinio e lo svolgimento di una attività applicativa di natura professionale. Il tirocinio prevede la permanenza e lo svolgimento di mansioni operative in un ambiente in cui si svolgano attività connesse alla professione di Ingegnere Chimico, per un periodo congruo con il numero di crediti a disposizione. Il tirocinio deve sviluppare tematiche approvate dal Consiglio di Corso di Studio e può essere svolto presso aziende, associazioni o enti operanti nei campi di interesse dell’Ingegneria

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Chimica. A tale scopo, il Corso di Studio favorisce la promozione di appositi accordi e convenzioni e predispone annualmente un piano dell’offerta dei tirocini disponibili. L’attività applicativa può consistere in un lavoro professionale su di un qualsiasi tema di interesse per l’Ingegneria Chimica (ad esempio: di tipo sperimentale, progettuale, processistico, organizzativo, impiantistico, etc.), che può essere anche concordato con aziende, associazioni ed enti esterni al mondo accademico. Il tema deve essere preventivamente approvato dal Consiglio di Corso di Studio e richiedere, per lo svolgimento, un impegno congruo con il numero di crediti a disposizione. Il lavoro può essere in particolare svolto presso i laboratori didattici e scientifici del Dipartimento di Ingegneria Chimica. Il tirocinio, che ha un valore di 9 CFU, viene assegnato allo studente che abbia maturato un numero di crediti superiore a 120. Al termine del tirocinio il relatore interno, sentito, nel caso di tirocinio aziendale, il parere del relatore esterno, redige una breve relazione sul lavoro svolto dallo studente, con un giudizio che può essere ottimo (O), buono (B), discreto (D) o sufficiente (S). Tale valutazione si riferisce esclusivamente al lavoro di tirocinio e non alla qualità dell'elaborato finale. Alla fine, il Presidente di CdL provvederà alla verbalizzazione del tirocinio sia sullo statino che sul libretto (da effettuarsi al massimo entro 15 giorni dall'appello di laurea). LA PROVA FINALE La prova finale è il nuovo termine con cui viene definita, a seguito della riforma universitaria, l’esame di laurea. La prova finale ha la finalità di consentire una valutazione del grado di maturità tecnica e di autonomia operativa in campo professionale raggiunta dall’allievo. Essa consiste nella esposizione e discussione di un elaborato scritto o di un progetto che riassuma i risultati del lavoro condotto dallo studente nell’ambito di un tirocinio in aziende o laboratori di ricerca, oppure nello svolgimento di un tema assegnato, di complessità adeguata al numero di crediti a disposizione, pari a 6. Lo studente svolgerà il lavoro con la supervisione di uno o più tutori, tra i quali almeno un docente appartenente al corso di laurea. Nella valutazione della prova finale sarà presa in considerazione, oltre la quantità e la qualità del lavoro svolto, la capacità di sintesi e la qualità della presentazione in forma scritta ed orale delle attività svolte. Per sostenere la prova finale lo studente deve aver sostenuto tutti gli esami previsti nel suo piano di studio, aver terminato il periodo di tirocinio ed essere in regola con il pagamento di tasse e contributi dovuti. Le date della prova finale vengono definiti dalla Segreteria Didattica della Presidenza di Facoltà, in accordo con il Presidente del Corso di laurea. Le scadenze che lo studente deve rispettare sono le seguenti: � consegnare l’agenda di tirocinio, al presidente del corso di laurea, almeno 15 giorni prima della prova

finale, � consegnare il libretto universitario e il nulla-osta della biblioteca presso la segreteria studenti della

facoltà almeno 15 giorni prima della prova finale. � Consegnare copia della tesi ai relatori, ed una copia (sia cartacea che su CD) presso la biblioteca del

dipartimento. Il voto finale di laurea viene calcolato con il seguente algoritmo:

V= M+R+C, dove: V è il voto finale di laurea in centodiecesimi, M è la media dei voti degli esami obbligatori (gli esami a scelta non contano), ponderata secondo i crediti, riportata in centodiecesimi, R è la valutazione della qualità del lavoro di tirocinio svolto, espressa dai relatori (massimo 7 punti),

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C è la valutazione della qualità dell’esposizione e dei contenuti della tesi definita dalla Commissione (massimo 4 punti). Per il calcolo della media gli esami con votazione 30 e lode sono considerati pari a 31.

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4. IL MANIFESTO 2007-2008 I ANNO Insegnamenti CFU Periodo Docente Disegno Tecnico Industriale 6 I C. Culla Fondamenti Chimici delle Tecnologie I 12 I D. Lupinacci Matematica 12 I Beirao Da Veiga Fisica Generale 12 II D. Leporini

Istituzione di Matematiche 12 II L. Aceto Termodinamica dell’Ingegneria Chimica 6 II C. Rizzo

II ANNO Insegnamenti CFU Periodo Scienza e Tecnologia dei Materiali 9 I A. Lazzeri Sistemi Energetici 6 I R. Lensi Fondamenti Chimici delle Tecnologie II 6 II E. Chiellini Impianti Chimici I 6 II C. Nicolella Meccanica dei Solidi 6 II R. Del Corso Curriculum generale Principi di Ingegneria Chimica 9 I R. Mauri Fondamenti di Ingegneria delle Reazioni Chimiche(1) 6 I A. Brambilla Fondamenti di Chimica Industriale e Chimica Industriale Inorganica(2) 12 II S. Vitolo e P. Magagnini Curriculum ambientale Principi di Ingegneria Chimica Ambientale 12 I R. Mauri Istituzioni di Biochimica e Processi Biologici Industriali(2) 12 II R. Zucchi e M. Seggiani Prova di Conoscenza della Lingua Inglese 3 Curriculum materiali Principi di Ingegneria Chimica 9 I R. Mauri Laboratorio di Sc. e Tecn. Mat. e Lab. di Corros. e Protez. Materiali(2) 6 I e II A. Lazzeri e M. De Sanctis Materiali Metallici e Corrosione e Protezione dei Materiali Metallici(2) 12 II M. De Sanctis III ANNO Insegnamenti CFU Periodo Docente Economia e Gestione Aziendale 6 I A. Bonaccorsi Elettrotecnica 6 II S. Barmada

Tirocinio 9 Prova Finale 6 Curriculum generale Attività a Scelta dello Studente 12 Chimica Industriale Organica 6 I P. Magagnini Strumentazione e Controllo Proc. Chim. e Impianti Chimici II(2) 12 I C. Scali e E. Brunazzi

Prova di Conoscenza della Lingua Inglese 3 Curriculum ambientale Attività a Scelta dello Studente 9 Impianti Chim. per la Tutela dell’Ambiente e Ing. Chimica Ambientale(2)

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L. Tognotti e L. Petarca Strumentazione e Controllo dei Processi Chimici 6 I C. Scali Chimica Industriale 6 I M. Paci Curriculum materiali Attività a Scelta dello Studente 12 Chimica Industriale 6 I M. Paci Materiali Polimerici e Biomateriali(2) 12 I e II G. Polacco e D. Silvestri

Prova di Conoscenza della Lingua Inglese 3

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Corsi consigliati come attività a scelta dello studente Insegnamenti CFU Periodo Strumentazione Industriale Chimica 6 II L. Petarca Tecnologie Chimiche Speciali 6 II M. Bartolozzi Complementi di Principi di Ingegneria Chimica 3 II V. Tricoli Tecnologie Chimiche per l’Industria della Carta 6 II Convenzione Celsius Impianti Chimici per l’Industria della Carta 6 II Convenzione Celsius Note (1) Insegnamento integrato con Impianti Chimici I. (2) Insegnamenti integrati. Precedenze tra esami [tra parentesi gli esami propedeutici] Chimica Industriale [Fondamenti Chimici delle Tecnologie I e II]. Chimica Industriale Organica [Fondamenti Chimici delle Tecnologie I e II]. Elettrotecnica [Fisica Generale]. Fondamenti di Chimica Industriale e Chimica Industriale Inorganica [Fondamenti Chimici delle Tecnologie I e Termodinamica dell’Ingegneria Chimica]. Fondamenti delle Reazioni Chimiche [Principi dell’Ingegneria Chimica]. Impianti Chimici I [Principi dell’Ingegneria Chimica]. Impianti chimici per la tutela dell’ambiente e Ingegneria Chimica Ambientale [Impianti Chimici I]. Istituzioni di Biochimica e Processi Biologici Industriali [Fondamenti Chimici delle Tecnologie I e II]. Materiali Metallici e Corrosione e Protezione dei Materiali Metallici [Scienze e Tecnologie dei Materiali]. Materiali Polimerici e Biomateriali [Scienze e Tecnologie dei Materiali]. Meccanica dei Solidi [Matematica] Principi di Ingegneria Chimica [Termodinamica dell’Ingegneria Chimica]. Principi di Ingegneria Chimica Ambientale [Termodinamica dell’Ingegneria Chimica]. Scienze e Tecnologie dei Materiali [Fondamenti Chimici delle Tecnologie I]. Sistemi Energetici [Termodinamica dell’Ingegneria Chimica]. Strumentazione e Controllo dei Processi Chimici / Impianti Chimici II [Impianti Chimici I].

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5. PROGRAMMI DEGLI INSEGNAMENTI DELLA LAUREA TRIENNALE.

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BIOMATERIALI (6 CFU). Propedeuticità: Scienza e tecnologia dei materiali. Docente: Ing. Davide Silvestri Sede: Dip. Ing. Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali. E-mail: dav.silvestri@ing.unipi.it

FINALITA’ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Gli obiettivi formativi del Corso sono: i) fornire le conoscenze di base relative alla preparazione, alle proprietà e all’utilizzo di materiali in campo biomedicale; ii) illustrare le principali classi di biomateriali; iii) fornire allo studente tutte le conoscenze propedeutiche ad una comprensione completa ed approfondita delle nuove tecnologie in campo chirurgico e medicale Prerequisiti: Per una proficua frequenza al corso sono ritenute necessarie tutte le “abilità” richieste per seguire un corso di “materiali”. PROGRAMMA DEL CORSO. • Introduzione: Definizioni. • Biocompatibilità: Definizioni. Il processo di guarigione di una lesione tissutale. La risposta del

sangue. Le reazioni agli impianti che attraversano la superficie della cute o delle mucose. Caratterizzazione della biocompatibilità, fagocitosi.

• Tessuti Biologici: Generalità. Tessuti duri e molli. Proprietà meccaniche. Tessuti ricchi di collagene. Tessuti elastici. Applicazioni biomediche dei materiali biologici.

• Biomateriali Polimerici: Cenni sulla struttura chimica e proprietà di polimeri con applicazioni biomedicali. Polimeri di origine naturale, sintetica, polimeri bioartificiali. Tecnologia di produzione di fibre e fibre cave. Tecnologia di produzione di membrane. Degradazione dei biomateriali polimerici. Polimerizzazione su matrice; polimeri a impronta molecolare.

• Biomateriali Metallici: Struttura e proprietà dei biomateriali metallici e da impianto. Comportamento corrosionistico dei materiali metallici per applicazioni biomediche.

• Biomateriali Ceramici: Introduzione. Struttura e proprietà dei biomateriali ceramici. Materiali ceramici bioinerti. Materiali ceramici bioattivi. Il carbonio turbostrato.

• Applicazioni: Settore cardiovascolare (protesi valvolari e vascolari, stent coronarici) (cap. 7-8 Pietrabissa, dispense) settore nefrologico (emodialisi ed emofiltrazione, caratterizzazione funzionale delle membrane piane e delle fibre cave impaccate nei filtri),(dispense) settore ortopedico (protesi articolari, cemento per ossa), (cap. 10 Pietrabissa) applicazioni avanzate (dispense)

• Applicazioni: Rilascio controllato di farmaci (dispense). Ingeneria tissutale (dispense), tecniche di microfabbricazione di scaffolds. Biotecnologie (dispense). Caratterizzazione dei Biomateriali: microscopia, tecniche calorimetriche e cromatografiche.

MATERIALE DIDATTICO. • Lucidi delle lezioni e/o dispense fornite dal docente. • R. Pietrabissa: Biomateriali per protesi e organi artificiali Patron Editore 1996.

MODALITA’ DI SVOLGIMENTO DEGLI ESAMI. Esame orale.

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CATALISI INDUSTRIALE (6 CFU). Docente: Prof. Dr. Mauro Bartolozzi. Sede: Dip. Ing. Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali. E-mail: m.bartolozzi@ing.unipi.it

FINALITA’ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Il corso intende fornire agli studenti le nozioni di base della catalisi industriale. PROGRAMMA DEL CORSO. • I sistemi catalitici. Richiami di cinetica : meccanismo di reazione, molecolarità di reazione, velocità

di reazione e temperatura, alcuni esempi.Reazioni fotochimiche, reazioni radicaliche.I catalizzatori. Catalisi omogenea, catalisi eterogenea, catalisi enzimatica.

• La base chimica della catalisi. Catalizzatori solidi: metalli, ossidi, solfuri, composti acidi. Gli stadi della catalisi eterogenea. La selettività. Attività dei catalizzatori.Il supporto. Promotori ed inibitori. Proprietà dei diversi tipi di solidi: difetti nei cristalli, allotropia, polimorfismo, isomorfismo. I sistemi colloidali, colloidi liofili e liofobi, formazione di Gel.. I silicoalluminati Zeoliti come sistemi catalitici.

• Applicazioni di catalizzatori. Modalità di preparazione di una Zeolite X con catalizzatore di mercurio e sua applicazione alla reazione di isomerizzazione del n-butene. Studio della reazione autocatalitica tra biossido di zolfo e biossido di manganese.

• Adsorbimento. Isoterma di Langmuir, metodo di B.E.T. per la misura strumentale dell’area superficiale.

• Struttura e preparazione dei catalizzatori eterogenei. Catalizzatori metallici supportati, i metalli non supportati quali catalizzatori, ossidi supportati e non supportati. Preparazione per precipitazione, decomposizione termica, attacco chimico selettivo. Adsorbimento e impregnazione, deposizione da fase vapore.

• Veleni reversibili ed irreversibili dei catalizzatori, metodi di risoluzione dei problemi di avvelenamento.

• Cenni ai metodi di studio (microscopie) dei catalizzatori. Preparazione industriale di catalizzatori. Bario aluminovanadato, nichel ossido su allumina, vanadio ossido su silice, argento su pomice, cobalto-molibdeno su allumina, palladio su allumina, cadmio-calcio-fosfato.

MATERIALE DIDATTICO.

• S.Natoli, "Tecnologie chimiche industriali" Edisco 2001. • I.P.Mukhlyonov, Catalyst Technology", Mir 1976. • Materiale fornito dal docente.

MODALITA’ DI SVOLGIMENTO DEGLI ESAMI. Esame orale.

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CHIMICA E TECNOLOGIE CARTARIE (6 CFU) Docente: Dr. Ercole Pieroni Sede: Celsius Scrl – Via degli Orti, 8 – 55100 Lucca E-mail: ercole.pieroni@tiscali.it Supporto alla didattica: Dr.ssa Angela Lippera e-mail: a.lippera@tronchetti.it FINALITA’ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Il corso ha l’obiettivo di fornire al partecipante le basi per la conoscenza del processo di produzione della carta e del cartone. Il corso propone, inoltre, di realizzare un’analisi dettagliata delle paste per carta, soffermandosi sullo studio della materia fibrosa, delle varie tipologie di pasta e dei processi di raffinazione delle paste. PROGRAMMA DEL CORSO. • Introduzione alla Paperchemistry. • L’elettrocinetica e caratterizzazione dell’impasto di cartiera. • Ritenzione e drenaggio. • La collatura della carta e del cartone. • La resistenza ad umido ed a secco. • I trattamenti antipeci, antilimo e antischiuma. • La colorazione della carta, del cartone e gli imbiancanti ottici. • La patinatura. • Il trattamento delle acque ed elementi di disinchiostrazione. MATERIALE DIDATTICO.

Verranno fornite dal docente dispense contenenti i dati e le informazioni necessarie alla comprensione e alla verifica degli argomenti trattati durante il corso.

MODALITA’ DI SVOLGIMENTO DELL’ESAME. L’esame si svolge attraverso una prova orale.

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CHIMICA INDUSTRIALE (6 CFU). Propedeuticità: Fondamenti chimici delle tecnologie I, Fondamenti chimici delle tecnologie II. Docente: Prof. Dr. Massimo Paci Sede: Dipartimento di Ing. Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali Email: m.paci@ing.unipi.it FINALITÀ E OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Fornire conoscenze di base sui principali processi della chimica industriale organica ed inorganica. PROGRAMMA DEL CORSO. • L'Industria Chimica: caratteristiche generali. I più importanti prodotti chimici. L'importanza del mer-

cato energetico. Cenni sui combustibili fossili. • Conversione, resa, resa per passaggio. Bilanci di materia. • Aspetti termodinamici e cinetici, profili ottimali di temperatura nei reattori chimici. • I combustibili gassosi. Gas di cokeria, gas d'acqua, gas d'aria, gas naturale, gpl, gas di sintesi. • La sintesi dell'ammoniaca: termodinamica e cinetica del processo, preparazione del catalizzatore.

Reattori e circuiti di sintesi dell'ammoniaca. • Acido solforico ed oleum: Proprietà chimico fisiche ed impieghi dell'acido solforico. Preparazione di

gas solforosi da zolfo, da solfuri, da gas solforosi naturali, da solfati. Ossidazione dell'anidride so]fo-rosa ad anidride solforica: termodinamica, cinetica, catalizzatori industriali, convertitori. Processi in-dustriali per la produzione di acido solforico ed oleum: Monsanto, DC/DA.

• Carbonato di sodio (processo Solvay): proprietà chimico fisiche ed impieghi. Preparazione industria-le: preparazione, depurazione ed ammoniacazione della salamoia, carbonatazione, calcinazione del bicarbonato, recupero dell' ammoniaca.

• I materiali organici. Il carbone: origine e classificazione dei diversi tipi di carbone, operazioni di pu-rificazione. La pirolisi del carbon fossile. I processi di liquefazione diretta ed indiretta del carbone. L'industria dei materiali carboniosi.

• Metallurgia. Legame metallico. Estrazione del minerale ed operazioni preliminari. Processi metallur-gici: riduzione, raffinazione, affinazione. Siderurgia: il diagramma ferro-carbonio. Minerali ferrosi. Produzione di ghisa da altoforno. Produzione della ghisa al forno elettrico di riduzione. Processi di riduzione diretta. Produzione dell'acciaio: forni a rigenerazione, elettrici, ad ossigeno.

• La calce idraulica ed il cemento Portland. Composizione chimica e preparazione industriale. Parametri chimici (moduli). Presa ed indurimento.

• Il processo di sintesi del metanolo. • L'industria degli idrocarburi aromatici • L'industria dei saponi e detergenti MATERIALE DIDATTICO.

• Dispense del docente consegnate al centro di stampa di Ingegneria. Testi consigliati: • E. Stocchi. Chimica Industriale.

MODALITÀ DI SVOLGIMENTO D'ESAME. Prova orale.

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CHIMICA INDUSTRIALE INORGANICA (6 CFU). Propedeuticità: Fondamenti chimici delle tecnologie I, Termodinamica dell’ingegneria chimica. Docente: Prof. Ing. Pierluigi Magagnini Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali E-mail: magagnini@ing.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. L'insegnamento, integrato con il corso di Fondamenti di Chimica Industriale, si propone di fornire agli allievi le conoscenze e gli strumenti necessari per la comprensione critica dei più importanti processi della chimica industriale inorganica e della loro evoluzione storica. METODOLOGIA DIDATTICA USATA. Tutti gli argomenti svolti a lezione saranno spiegati con il necessario dettaglio cercando, in modo par-ticolare, di far sì che gli studenti possano familiarizzarsi con i collegamenti logici che permettono di usare le conoscenze teoriche apprese negli insegnamenti formativi di base per facilitare l'assimilazione degli aspetti nozionistici del programma. PROGRAMMA DEL CORSO. • Evoluzione storica dei processi della chimica industriale inorganica • e loro ruolo nello sviluppo industriale e sociale dei paesi tecnologicamente avanzati. Le materie prime

dell'industria chimica inorganica. Tecniche di estrazione, trasporto e purificazione.. Il mercato delle materie prime e dei prodotti.

• Processo di produzione dell'acido solforico e dei suoi derivati. • Sintesi dell'ammoniaca.. • Processo di produzione dell'acido nitrico e dei suoi derivati. • L'industria dei derivati del fosforo. • Processi di produzione dei fertilizzanti. • Produzione ed impieghi dei derivati dei metalli alcalini e alcalino terrosi. • Processi elettrochimici. MATERIALE DIDATTICO. Dispense. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME. Colloquio.

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CHIMICA INDUSTRIALE ORGANICA (6 CFU). Propedeuticità: Fondamenti chimici delle tecnologie I, Fondamenti chimici delle tecnologie II. Docente: Prof. Ing. Pierluigi Magagnini Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali E-mail: magagnini@ing.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. L'insegnamento si propone di fornire agli allievi le conoscenze e gli strumenti necessari per la comprensione critica dei fattori determinanti per la realizzazione di un processo dell’industria chimica organica: analisi del mercato delle materie prime e dei prodotti; definizione delle operazioni chimiche e fisiche necessarie, comprese quelle di purificazione delle materie prime, degli intermedi e dei prodotti; impianti, strumentazioni. METODOLOGIA DIDATTICA USATA. Tutti gli argomenti svolti a lezione saranno spiegati con il necessario dettaglio cercando, in modo particolare, di far sì che gli studenti possano familiarizzarsi con i collegamenti logici che permettono di usare le conoscenze teoriche apprese negli insegnamenti formativi di base per facilitare l’assimilazione degli aspetti nozionistici del programma. PROGRAMMA DEL CORSO. • Caratteristiche generali dell’industria chimica organica; le più importanti industrie chimiche; i più

importanti prodotti chimici. • I combustibili fossili ed il mercato energetico; processi di combustione. • Il carbone fossile; struttura; depurazione; processi di pirolisi; processi di gasificazione; processi di

liquefazione diretta e indiretta. • Il gas naturale; processi di steam reforming e di ossidazione parziale del metano; impieghi del gas di

sintesi. • Il petrolio e i prodotti petroliferi; composizione e tecniche di caratterizzazione; proprietà e impieghi

dei prodotti petroliferi: GPL, benzine, cheroseni, gasoli, oli combustibili, oli lubrificanti, paraffine, bitumi.

• Le operazioni di raffinazione del petrolio; la distillazione atmosferica e sotto vuoto; processi di desolforazione; processi di isomerizzazione; processi di alchilazione; processo di polimerizzazione; processi di cracking termico; il cracking catalitico; l’hydrocracking; il reforming catalitico.

• Gli idrocarburi aromatici; caratteristiche ed impieghi principali; processi di produzione e di purificazione.

• L’industria dei derivati aromatici; principali processi basati sull’uso del benzene, del toluene e degli xileni, come materie prime.

• Gli idrocarburi olefinici; caratteristiche ed impieghi principali; processi di produzione e di purificazione. L’industria dei derivati delle olefine; principali processi basati sull’uso di etilene, propilene, buteni, butadiene ed olefine superiori, come materie prime.

• Il processo di sintesi dell’alcool metilico. MATERIALE DIDATTICO: Dispense. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL’ESAME: Esame orale.

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CORROSIONE E PROTEZIONE DEI MATERIALI METALLICI (6 CFU). Propedeuticità: Scienza e tecnologia dei materiali. Docente: Prof. Ing. Massimo De Sanctis Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali E-mail: m.desanctis@ing.unipi.it FINALITÀ E OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Il corso approfondisce la conoscenza dei diversi meccanismi di corrosione in ambiente acquoso dei materiali metallici, in modo da fornire criteri di scelta dei materiali in funzione della specifica appli-cazione ingegneristica e delle caratteristiche chimico-fisiche ambientali, nonché valutare l'opportunità e l'efficacia dei metodi di protezione disponibili. L'obiettivo del corso è quello di dotare gli studenti delle necessarie conoscenze di base dei fenomeni corrosivi, nonché delle metodologie diagnostiche per individuare il tipo di danneggiamento occorso ai materiali durante esercizio. AI termine del corso gli studenti sapranno come tener conto dell'aggressività ambientale già in fase di progettazione dei componenti o apparecchiature e scegliere i rimedi più efficaci per ridurre o eliminare il degrado dei materiali. PROGRAMMA DEL CORSO. • Aspetti stechiometrici e termodinamici dei fenomeni di corrosione a umido. Teoria delle coppie locali

e teoria delle tensioni miste. Diagrammi di Pourbaix. Aspetti cinetici: densità di corrente di scambio, sovratensione elettrodica, equazione di Butler- Volmer, curve di polarizzazione e metodi sperimentali di determinazione. Funzionamento dei sistemi di corrosione, effetti di accoppiamento galvanico e di polarizzazione esterna.

• Fattori di corrosione relativi al materiale metallico, all'ambiente ed al loro accoppiamento. Corrosione uniforme. Forme di corrosione localizzata: contatto galvanico, vaiolatura ed in fessura, selettiva, turbolenza e cavitazione, tensocorrosione, corrosione-fatica, danneggiamento da idrogeno. Metodi di valutazione e di controllo dei fenomeni di corrosione a umido: prove di corrosione in laboratorio e in campo, metodi elettrochimici.

• Ambienti corrosivi naturali e industriali. Corrosione atmosferica. Corro nel terreno e corro biologica. Corro nelle acque. Resistenza alla corrosione delle principali classi di materiali metallici: ferro e ac-ciai al carbonio, acciai inossidabili, alluminio e sue leghe, rame e sue leghe, nickel e sue leghe, titanio e sue leghe, leghe Si-Fe, ghise speciali.

• Metodi di prevenzione e protezione dalla corrosione a umido. Inibitori di corrosione, rivestimenti me-tallici e strati di conversione. Pitture. Protezione elettrica catodica con anodi sacrificali e con correnti impresse. Protezione anodica.

• Prevenzione della corrosione in sede di progetto, costruzione e gestione degli impianti. MATERIALE DIDATTICO • P. Pedeferri. Corrosione e Protezione dei Materiali Metallici, Ed. CLUP, Torino. • U.R. Evans. The Corrosion and Oxidation of Metals: Scientific Principles and Practical Applications,

Ed. Edward Amold LTD, London. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME L'esame consiste in una prova orale. La prova è articolata in alcune domande sugli aspetti fondamentali della corrosione e nell'analisi di un problema pratico di corrosione. La prova è valutata sulla base dell'approfondimento dimostrato nelle tematiche generali e sulla capacità di sintesi ed elaborazione per la risoluzione di casi pratici.

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DISEGNO TECNICO INDUSTRIALE (6 CFU). Docente: Prof. Ing. Carlo Culla Sede: Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Nucleare e della Produzione E-mail: culla@ing.unipi.it FINALITÀ E OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Il corso ha lo scopo di far acquisire agli allievi la capacità professionale di leggere ed estendere in modo autonomo e completo i disegni di complessivo e di particolare caratteristici dell'ingegneria industriale. Parte fondamentale del corso sono le esercitazioni, che sono svolte durante due delle cinque ore set-timanali e sono coordinate con gli argomenti che progressivamente vengono svolti a lezione. Esse consistono nella estensione da parte degli allievi di tavole grafiche che devono essere presentate al docente per la correzione ed approvazione nel corso della esercitazione seguente. Tecniche di modellazione CAD 3D vengono utilizzate per migliorare l'apprendimento didattico dello studente e per avviarlo all'utilizzo dei nuovi strumenti legati al Disegno Assistito dal Calcolatore. PROGRAMMA DEL CORSO. Rappresentazione Proiezioni ortogonali col metodo di Monge: Proiezioni ortogonali di punti, rette, piani e solidi contornati da superfici a semplice e doppia curvatura. Metodi di trasformazione delle proiezioni. Sezioni con piani e determinazione della vera grandezza delle entità geometriche. Proiezioni assonometriche. Disegno tecnico industriale: Normativa ISO ed UNI sulla rappresentazione di componenti e particolari meccanici. Disegno Assistito dal Calcolatore: Utilizzo di tecniche CAD per la visualizzazione di solidi geometrici e delle loro viste e sezioni con piani. Quotatura Generalità sulla quotatura: Cenni sui materiali e sulle tecnologie di fabbricazione. Modalità e tecniche di quotatura. Normativa ISO-UNI e convenzioni sulla quotatura. Tolleranze di lavorazione: Metodi e sistemi per indicare le tolleranze di fabbricazione. Il sistema ISO per l'indicazione delle tolleranze relative agli errori microgeometrici, macrogeometrici e dimensionali. Disegno Assisitito dal Calcolatore: Utilizzo di tecniche CAD per la modellazione di particolari meccanici e la loro messa in tavola. Funzionalità ed applicazioni degli elementi di macchine Funzionamento e modalità di applicazione degli elementi di macchine relativi a: Collegamenti fissi (forzamenti, chiodature e saldature). Collegamenti smontabili (filettature ed elementi di bulloneria, collegamenti albero-mozzo). Collegamenti elastici (molle). Cenni ai collegamenti rotoidali (cuscinetti di strisciamento e volventi). Cenni alla trasmissione del moto rotatorio (ruote dentate e di frizione). MATERIALE DIDATTICO. • Barsali, Barsotti e Rosa, Lezioni di Disegno di Macchine, S. Marco lititipo, Lucca. • C. Culla et al., Corso Multimediale per il CAD. Scaricabile da: http://www.unipi.it/cgi-

bin/homepage3 • AA.VV. Modelli per esercitazioni di Disegno di Macchine, Tipografia Editrice Pisana. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO D'ESAME. L'esame consiste in una prova grafica ed una prova orale. Il superamento della prova grafica è vincolante per l'acceso alla prova orale.

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ECONOMIA E GESTIONE AZIENDALE (6 CFU). Docente: Prof. Ing. Andrea Bonaccorsi Sede: Dipartimento di Sistemi Elettrici e Automazione. E-mail: a.bonaccorsi@gmail.com FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Gli obiettivi del corso sono a) far acquisire all'allievo una sensibilità e capacità d'orientamento di fronte ai fatti economici di comune accadimento ed al funzionamento del mercato; b) fornirgli le nozioni base in merito al metro monetario, strumento di stima e computo dei costi d'impresa; c) metterlo in grado di usare alcuni strumenti per la valutazione degli investimenti; d) fargli conoscere, attraverso lo studio dei vari capitoli della gestione budgetaria, le principali attività previsionali d'impresa (vendite, distribuzione, produzione, approvvigionamento, investimenti, tesoreria, ecc.). In sostanza, si vuol rendere lo studente capace di interloquire con responsabili di funzioni d'impresa diverse da quelle tipicamente tecniche. PROGRAMMA DEL CORSO. • Elementi di macroeconomia. Reddito e spesa del sistema economico. Modello circolare.

Misurazione del prodotto interno lordo. Componenti del PIL e della domanda aggregata. Significato e limiti della misura del PIL.

• La domanda di consumo. Mercato e concorrenza. La domanda (in particolare la domanda di consumo). L’elasticità della domanda. Consumatori, produttori ed efficienza dei mercati.

• L’offerta delle imprese. Costi di produzione; Definizioni. Costi fissi e variabili. Costi medi e marginali. Differenze e implicazioni di ottimalità. Decisioni aziendali di produzione. Quantità di equilibrio. Scelta della dimensione della produzione. Scelte di prezzo. Scelte di breve periodo e di lungo periodo. Economie di scala. Principali determinanti. Implicazioni dei rendimenti crescenti di scala. Decisioni di rinnovo e ampliamento della capacità produttiva.

• La spesa per investimenti. Significato delle scelte intertemporali. Tasso di sconto. Attualizzazione e capitalizzazione. Nozione di flusso di cassa e regole di determinazione. VAN e TIR. La scelta del tasso di sconto. Cenni alla struttura patrimoniale e alla scelta delle fonti di finanziamento. WACC. Cenni al funzionamento dei mercati finanziari e dei principali intermediari

• Sistema monetario. Funzioni della moneta. Domanda di moneta (transazionale, precauzionale, speculativa). Arbitraggi tra moneta liquida e titoli fruttiferi. Offerta di moneta; Definizioni. Ruolo della Banca centrale e della politica monetaria. Obiettivo della stabilità.

• Inflazione e prezzi. Teoria classica dell’inflazione. Inflazione e quantità di moneta. Inflazione e obiettivi di politica economica.

MATERIALE DIDATTICO. Gregory Mankiw, L’essenziale di economia. Bologna, Zanichelli. Parti: 2 (Offerta e domanda: come funzionano i mercati), 3 (solo Consumo), 5 (solo Costi di produzione), 6 (Dati macroeconomici), 7 (solo Risparmio e investimento), 8 (Moneta e prezzi). MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME. • prova scritta (esercizi quantitativi e domande a risposta chiusa). • prova orale.

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ELETTROTECNICA (6 CFU). Propedeuticità: Fisica generale. Docente: Prof. Ing. Sami Barmada Sede: Dipartimento di Sistemi Elettrici ed Automazione E-mail: Sami.Barmada@dsea.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Il corso si propone di far acquisire agli studenti le metodologie per l'analisi delle reti lineari con par-ticolare riguardo alle reti in regime stazionario sia monofase che polifase. Il corso si propone inoltre di fornire gli elementi necessari alla comprensione delle macchine statiche e rotanti (trasformatore, macchina asincrona, ecc.). PROGRAMMA DEL CORSO. • Elementi circuitali. Elementi circuitali lineari. Equazioni costitutive e relazione tensione corrente per

elementi resistivi, induttivi, capacitivi. Circuiti mutuamente accoppiati. Generatori di tensione e di corrente.

• Analisi dei circuiti lineari. Principi di Kirchhoff. Metodologie per l'analisi delle reti elettriche (metodo delle correnti di ramo, delle correnti di maglia e metodo delle tensioni di nodo). Teorema di Thevenin, Norton, compensazione.

• Analisi dei circuiti in regime stazionario. Circuiti in regime sinusoidale e periodico. Metodo fasoriale. Potenza ed energia.

• Macchine elettriche. Funzionamento del trasformatore e delle macchine rotanti con particolare riguardo alla macchina asincrona.

• Impianti elettrici. Cenni sul funzionamento degli interruttori, contatori, fusibili. Cenno sull'impianto di terra. Interruttore differenziale.

Metodologia didattica usata. Gli studenti saranno interessati ad un ciclo di lezioni corredate di semplici esempi, completando i vari argomenti trattati con esercitazioni opportunamente mirate. MATERIALE DIDATTICO Appunti del professore. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME Esame orale.

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FISICA GENERALE (12 CFU). Docente: Prof. Dr. Dino Leporini Sede: Dipartimento di Fisica E-mai!: dino.leporini@df.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Finalità: Fornire agli studenti l'approccio fisico per la soluzione di problemi e le basi per la comprensione delle importanti applicazioni dei principi della fisica classica che incontreranno nel seguito degli studi e nella professione. Obiettivi: Introdurre i concetti di base della fisica classica, limitatamente alla meccanica e all' elettromagnetismo. Pre-requisiti in ingresso: Aver seguito gli insegnamenti di Matematica del primo semestre. Metodologia didattica usata: Lezioni ed esercitazioni in aula. Ricevimento studenti un pomeriggio alla settimana durante il corso sia da parte del docente che dell' esercitatore PROGRAMMA DEL CORSO Parte prima • Introduzione. Richiami di algebra, geometria, trigonometria, sviluppo in serie, calcolo differenziale

(vedere, per esempio, Appendice B del Serway). Notazione scientifica. Cifre significative. Grandezze fisiche e loro misura. Unità di misura. Scalari e vettori. Operazioni tra vettori.

• Meccanica - Cinematica. Cinematica del punto - Sistemi di coordinate: cartesiane, polari, ci-lindriche. Vettori posizione, velocità, accelerazione. Moto in una dimensione: velocità media e velo-cità istantanea; accelerazione media e accelerazione istantanea. Moto uniformemente accelerato. Corpi in caduta libera. Moto in due dimensioni. Moto di un proiettile. Moto circolare. Moto circolare uniforme. Velocità relativa e accelerazione relativa. Moto relativo e sistemi di riferimento.

• Meccanica - Dinamica. Leggi della dinamica newtoniana. Forze e prima legge della dinamica di Newton; sistemi di riferimento inerziali. Massa inerziale. Seconda legge della dinamica di Newton. Terza legge della dinamica di Newton. Alcune semplici forze costanti: gravità; tensione; forza vincolare normale. Altre applicazioni delle leggi di Newton. Forze di attrito e forze viscose. Forze e moto circolare.

• Lavoro ed energia. Lavoro fatto da una forza costante e da una forza variabile. Energia cinetica e lavoro. Energia potenziale. Forze conservati ve e non conservative. Leggi di conservazione del-l'energia.

• Quantità di moto (impulso) e collisioni. Quantità di moto e sua relazione con la forza. Conservazione della quantità di moto. Quantità di moto e collisioni (urti). Conservazione dell'energia e della quantità di moto nelle collisioni. Collisioni elastiche ed anelastiche. Moto di sistemi di particelle; centro di massa.

• Elementi di dinamica dei corpi rigidi. Rotazione di un corpo, rigido intorno ad un asse. Grandezze angolari. Cinematica rotazionale. Moto di rotolamento. Dinamica rotazionale. Moto rotazionale uniformemente accelerato. Momento di una forza e momento di inerzia. Momento angolare. Lavoro ed energia nel moto rotatorio.

• Oscillazioni e moti oscillatori. Oscillatore armonico semplice; relazione con il moto circolare uniforme. Il pendolo semplice. Oscillatore armonico smorzato.

Parte seconda • Campo e potenziale elettrico. La carica elettrica e la sua conservazione. Isolanti e conduttori. Legge

di Coulomb e campo elettrico. Campo elettrico dovuto a cariche puntiformi e a distribuzioni continue di cariche. Linee del campo elettrico. Il campo elettrico e i conduttori. Moto di una carica in campo elettrico. Dipolo elettrico. Flusso elettrico. Legge di Gauss e sue applicazioni a isolanti carichi e a

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conduttori in equilibrio elettrostatico. Potenziale elettrico e differenza di potenziale. Relazione tra potenziale elettrico e campo elettrico. Potenziale elettrico dovute a cariche punti formi e a distribuzioni continue di cariche. Linee e superfici equi potenziali. Energia potenziale elettrostatica.

• Proprietà dei conduttori. Capacità e condensatori. Collegamento di condensatori. Energia immagazzinata in un condensatore. Condensatori con dielettrici. Fenomenologia dei materiali dielettrici.

• Corrente elettrica nei conduttori. Legge di Ohm, resistenza. La corrente elettrica dal punto di vista microscopico, densità di corrente e velocità di drift. Forza elettromotrice. Circuiti in corrente continua.

• Campo magnetico. Il campo magnetico in relazione alle sorgenti. Definizione e proprietà del campo magnetico. Campi magnetici generati da correnti elettriche. Forza su una corrente elettrica in campo magnetico. Forza su una carica elettrica in moto in campo magnetico, legge di Lorentz. Spire e dipoli magnetici. Effetto Hall. Spettrometro di massa. Campo magnetico prodotto da un filo rettilineo percorso da corrente. Forza tra due fili paralleli. Legge di Ampère. Campo magnetico di un solenoide. Legge di Biot-Savart. Induzione elettromagnetica. Forza elettromotrice indotta. Legge di Faraday dell'induzione. Legge di Lenz. Flusso tagliato e concatenato. Considerazioni energetiche. Esempi ed applicazioni. Induttanza. Energia accumulata in un campo magnetico. Coefficiente di autoinduzione. Circuiti LR. Oscillazioni nei circuiti LC. Analisi energetica. Campi magnetici prodotti da campi elettrici variabili. Legge di Ampère e corrente di spostamento. Legge di Gauss per il magnetismo. Equazioni di Maxwell (solo in forma integrale).

MATERIALE DIDATTICO

• Serway-Beichner Fisica per Scienze ed Ingegneria, Voll. I e II, EdiSES, Napoli. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO ESAME

L'esame finale consiste in una prova scritta e una prova orale.

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FONDAMENTI CHIMICI DELLE TECNOLOGIE I (9 CFU) E LABORATORIO CHIMICO (3 CFU). Docente: Prof. Domenico Lupinacci Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali Email: d.lupinacci@ing.unipi.it FINALITÀ E OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Il modulo di Fondamenti Chimici delle Tecnologie I si propone di fornire nozioni utili per: comprensione della struttura della materia a livello molecolare e alla sua correlazione con le proprietà in massa; impostazione di bilanci di massa ed energia in processi chimici elementari; comprensione dei parametri e leggi fondamentali che regolano i cambiamenti di stato della materia; comprensione delle leggi che regolano la conversione dell’energia chimica in energia termica ed energia elettrica. Il modulo di Laboratorio Chimico si propone di portare gli allievi a contatto con semplici esperienze formative sulle principali classi di reazioni inorganiche e con alcune tecniche analitiche. PROGRAMMA DEL CORSO. Modulo di Fondamenti Chimici delle Tecnologie I: • Strutturistica atomica e legame chimico. • Formule chimiche di composti organici ed inorganici. • Stati di aggregazione della materia e passaggi di stato. • Reazioni chimiche: stechiometria, termodinamica e cinetica. • Equilibri chimici omogenei ed eterogenei. • Elettrochimica: pile ed accumulatori. Modulo di Laboratorio Chimico: • Reazioni in soluzione acquosa. • Reazioni acido-base. • Titolazioni acido-base. • Reazioni di precipitazione. • Dissoluzione di precipitati. • Reazioni di ossidoriduzione. • Reazioni di spostamento con formazione di gas. • Prove sperimentali di elettrolisi • Utilizzazione di celle galvaniche. MATERIALE DIDATTICO • D. A. McQuarrie, P. A. Rock “Chimica Generale”, Ed. Zanichelli (Bologna). • P. Silvestroni “Fondamenti di Chimica”, Ed. Veschi (Roma) MODALITÀ DI SVOLGIMENTO D'ESAME

Prova scritta + Prova orale.

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FONDAMENTI CHIMICI DELLE TECNOLOGIE II (6 CFU). Propedeuticità: Fondamenti Chimici delle Tecnologie I. Docente: Prof. Dr. Emo Chiellini Sede: Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale. Email: emochie@dcci.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Il corso si propone di fornire gli elementi di base necessari alla acquisizione di fondamenti della chimica organica che dovrebbero tornare utili agli studenti in quanto propedeutici ad alcuni corsi del 3°anno, ed a laureati nel corso della loro futura attività professionale con riferimento particolare a processi produttivi e trasformazione di materiali. PROGRAMMA DEL CORSO. • Richiami sul legame chimico in derivati del carbonio. • Idrocarburi alifatici saturi ed insaturi, nomenclatura, ottenimento e loro reattività chimica in reazioni

di sostituzione, addizione ed ossidazione. • Idrocarburi aromatici. Loro ottenimento e reattività chimica. • La sterochimica in composti organici. • Introduzione alle principali classi di composti organici funzionali con indicazioni sui processi di

ottenimento e riferimento ai relativi meccanismi e loro eventuali impieghi industriali. Alogenuri alchilici, alcoli, eteri, fenoli, composti carbonilici, acidi carbossilici e derivati, ammine. Materiali polimerici di origine naturale

MATERIALE DIDATTICO. • J. McMurry. Fondamenti di Chimica Organica, II Ed., Zanichelli. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME. Tre accertamenti scritti in itinere per ogni ciclo di lezioni di 18-20 ore.

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FONDAMENTI DI CHIMICA INDUSTRIALE (6 CFU). Propedeuticità: Fondamenti chimici delle tecnologie I, Termodinamica dell’ingegneria chimica. Docente: Prof. Ing. Sandra Vitolo. Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali E-mail: vitolo@ing.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. L'insegnamento, integrato con il corso di Chimica Industriale Inorganica, si propone di fornire agli studenti gli strumenti per affrontare la quantificazione delle correnti materiali ed energetiche dei processi chimici. Attraverso la risoluzione di schemi semplificati delle principali tipologie dei processi chimici industriali, lo studente affronta in termini generali le problematiche comuni ai processi chimici. Metodologia didattica usata. Il modulo di Fondamenti di Chimica Industriale consiste prevalentemente in esercitazioni pratiche. Parte del carico orario viene utilizzato per lo svolgimento e la correzione in aula di esercizi da parte del docente e parte viene riservato agli studenti per lo svolgimento individuale di esercizi assegnati. PROGRAMMA DEL CORSO.

• Bilanci materiali su processi non reattivi. • Bilanci materiali su processi reattivi. • Bilanci energetici su processi non reattivi. • Bilanci energetici su processi reattivi.

MATERIALE DIDATTICO.

• R.M. Felder, R.W. Rousseau. Elementary Principles oi Chemical Processes, 3" Ed., Wiley. • Dispense: Verranno fornite dal docente dispense contenenti esercizi svolti e testi d'esame.

MODALITÀ DI SVOLGIMENTO D'ESAME. L'esame di Fondamenti di Chimica Industriale si svolge attraverso una prova scritta avente per oggetto bilanci di materia e di energia applicati a schemi semplificati di processo.

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FONDAMENTI DI INGEGNERIA DELLE REAZIONI CHIMICHE (6 CFU). Propedeuticità: Principi di ingegneria chimica Docente: Prof. Ing. Alessandro Brambilla Sede: Dipartimento Ingegneria Chimica, Chimica industriale e Scienza dei Materiali Email: a.brambilla@ing.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. L'insegnamento ha la finalità principale di fornire allo studente gli strumenti necessari ad effettuare l'analisi dei reattori chimici nell'industria di processo. PROGRAMMA DEL CORSO. • Cinetica chimica sperimentale. • Reattori continui a flusso ideale (CSTR, PFR). • Reattori discontinui. • Molteplicita’ degli stati stazionari, stabilita’ e sensitivita’ per reattori continui esotermici. • Schemi ottimali di sezioni di reazione per reazioni limitate dall’ equilibrio chimico. • Reattori a flusso non ideale, distribuzione dei tempi di permanenza e modelli complessi. • Analisi di alcuni reattori commerciali. MATERIALE DIDATTICO. • J.J. Carberry. Chemical and Catalytic Engineering, McGraw-Hill. • C.G. Hill. An lntroduction to Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design, Wiley. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL' ESAME. Solo prova scritta.

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IMPIANTI CHIMICI PER LA TUTELA DELL'AMBIENTE (6 CFU) Propedeuticità: Impianti chimici I, Principi di ingegneria chimica. Docente: Prof. Ing. Leonardo Tognotti Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali E-mail: tognotti@ing.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. L'insegnamento, integrato con il corso di Ingegneria Chimica Ambientale, si propone di fornire cono-scenze sulle principali operazioni unitarie utilizzate nei processi di trattamento degli effluenti inquinanti e per tutela dell'ambiente nell'industria di processo. Il corso rappresenta il completamento del corso di Impianti chimici I ed introduce alle problematiche di gestione di un impianto chimico come sistema integrato. PROGRAMMA DEL CORSO. • Introduzione. Il sistema "Impianto dell'Industria di Processo". Elementi costitutivi: input ed output,

operazioni unitarie ed apparecchiature, linee di trasferimento, vincoli e risorse. Tipi di schemi rappresentativi: schema a blocchi, schema di processo (flow sheet), schema di marcia (P&I).

• Riduzione dell'impatto ambientale nella produzione energetica industriale. La combustione per la produzione di energia. Tipologie di bruciatori ed aerodinamica di fiamma. Le camere di combustione. Esempi ed applicazioni. Impianti di abbattimento di NOx e SOx: DeNOx termica e catalitica. Criteri di verifica e schemi di marcia. Desolforatori. La combustione catalitica.

• Separazione gas-solido. Principi di separazione gas/solido; Efficienza di separazione; Cicloni, filtri a maniche precipitatori e Scrubbers: confronto, criteri di scelta e verifica. Rimozione e recupero di SOV da correnti gassose. Generalità e campi di applicazione; Impianti di assorbimento e adsorbimento di SOV, di ossidazione termica e catalitica. P&I di impianti di assorbimento, adsorbimento ed ossidazione.

• Le acque di stabilimento. Tipologia di approvvigionamento, criteri di riciclo, riutilizzo, riuso. Movimentazione e stoccaggio delle acque; Bacini di compensazione delle variazioni di portata e con-centrazione; pompaggio e agitazione negli impianti di trattamento.

• Separazione solido-liquido. Sedimentazione. Filtrazione. Flottazione. Verifica di sistemi di separazione solido-liquido e criteri operativi ed economici di scelta.

• Trattamento biologici. Impianti a fanghi attivi: parametri caratteristici. Aerazione: turbine di aerazione sommerse, superficiali, diffusori; criteri di scelta. Verifica di impianti a fanghi attivi e pro-blematiche di gestione.

• La gestione integrata dell'ambiente nelle imprese produttive. I Sistemi di gestione ambientale: ISO 14000, EMAS. Analisi ambientale. Esempio di applicazione ad una industria di processo. L'integrazione qualità-sicurezza-ambiente. La prevenzione ed il controllo integrato dell'inquinamento (IPPe).

MATERIALE DIDATTICO. Dispense del docente. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME. L'esame si svolge attraverso una prova orale, avente per oggetto sia la discussione di una relazione, elaborata dallo studente, su una applicazione pratica, sia la verifica della preparazione sul programma svolto.

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IMPIANTI CHIMICI I (6 CFU). Docente: Prof. Ing. Cristiano Nicolella Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali E-mail: c.nicolella@ing.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. L'insegnamento si propone di fornire conoscenze sulle principali operazioni unitarie utilizzate negli impianti chimici.

PROGRAMMA DEL CORSO. • Scambio termico. Introduzione: meccanismi di scambio; differenza di temperatura. Scambio per

convezione: convezione forzata in tubi e in sezioni anulari; perdite di carico. Scambiatori di calore: scambiatori a tubi concentrici; scambiatori a fascio tubiero (descrizione, coefficienti di scambio, perdite di carico, scambiatori a più passaggi nei tubi, scambiatori a più passaggi nel mantello). Esercitazione: calcolo di verifica di uno scambiatore a fascio tubero.

• Condensazione. Introduzione: meccanismi di condensazione, teoria di Nusselt. Scambio termico nella condensazione di vapori puri: coefficienti di scambio per la condensazione su e in tubi verticali e orizzontali. Condensatori (descrizione, coefficienti di scambio, perdite di carico). Esercitazione: calcolo di verifica di un condensatore di vapore puro.

• Evaporazione. Introduzione: meccanismi di evaporazione su superficie sommersa e in tubi verticali. Evaporatori (esempi di dimensionamento per ciascuna tipologia e schemi di montaggio): a tubi orizzontali, a tubi verticali (circolazione naturale e circolazione forzata). Evaporatori in multiplo effetto. Termocompressione. Eiettore come pompa a vuoto. Esercitazione: calcolo di un evaporatore a multiplo effetto.

• Distillazione. Introduzione: diagrammi di equilibrio. Distillazione flash. Distillazione continua di miscela binaria. Colonne a piatti: descrizione, bilanci, fluidodinamica. Esercitazione calcolo del numero di piatti teorico con metodo grafico.

• Assorbimento. Introduzione: diagrammi di equilibrio. Colonne a riempimento: descrizione, bilanci, fluidodinamica. Esercitazione: calcolo di verifica di una colonna di assorbimento a riempimento.

• Raffreddamento evaporativi. Introduzione: richiami di psicrometria. Torri di raffreddamento: descrizione, bilanci. Esercitazione: Scelta di una torre di raffredamento.

MATERIALE DIDATTICO. Dispense del docente.

MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME. L'esame si svolge attraverso una prova orale, avente per oggetto sia la discussione di una relazione, elaborata dallo studente, su una applicazione pratica, sia la verifica della preparazione sul programma svolto.

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IMPIANTI CHIMICI II (6 CFU). Propedeuticità: Impianti chimici I, Principi di ingegneria chimica. Docente: Prof. Ing. Elisabetta Brunazzi Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali E-mail: e.brunazzi@ing.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. L'insegnamento, integrato con il corso di Strumentazione e controllo dei processi chimici, si propone di fornire conoscenze sulle principali operazioni unitarie utilizzate nell'industria di processo. Il corso rappresenta il completamento del corso di Impianti chimici I ed introduce alle problematiche di gestione di un impianto chimico come sistema integrato. PROGRAMMA DEL CORSO. • Introduzione. Il sistema “Impianto dell’Industria di Processo”. Elementi costitutivi: input ed output,

operazioni unitarie ed apparecchiature, linee di trasferimento, vincoli e risorse. Tipi di schemi rappresentativi: schema a blocchi, schema di processo (flow sheet), schema di marcia (P&I). Esempi di P&I di impianti trattati durante il corso.

• Macchine Operatrici. Pompe centrifughe: tipi di giranti; tipi di flusso assiale e radiale; velocità specifica; curve caratteristiche; pompaggio, cavitazione, NPSH; relazione fra portata, prevalenza e NPSH; estrapolazione di curve caratteristiche a numero di giri diverso da quello conosciuto; tipi di tenute, scelta delle tenute in relazione alle condizioni di funzionamento ed ai fluidi processati. Compressori e ventilatori: calcolo della potenza; curve caratteristiche dei ventilatori; problemi di funzionamento a caldo e a freddo; schemi di montaggio. Pompe ad anello liquido, eiettori, compressori. Schemi di montaggio e specifiche tecniche.

• Separazioni meccaniche. Separazione solido-liquido. Filtrazione. Filtri-pressa, filtri rotativi, filtri a nastro. Centrifughe. Criteri operativi ed economici di scelta. Pompe di alimentazione e pompe a vuoto: schemi di montaggio. Principi di separazione gas-liquido. Efficienza di separazione. Apparecchiature: dimensionamento, confronto e criteri di scelta.

• Separazione gas-solido. Principi di separazione gas/solido; Efficienza di separazione. Cicloni, filtri a maniche precipitatori e Scrubbers: confronto, criteri di scelta e verifica.

• Separazioni particolari ed apparecchiature. Adsorbimento, scambio ionico e cromatografia: cenni alla teoria, criteri di dimensionamento delle apparecchiature, esempi di applicazioni su impianti, specifiche tecniche con disegno schematico delle apparecchiature.

• Essiccamento. Temperatura di bulbo umido. Temperatura di saturazione adiabatica. Diagramma dell'aria umida. Criterio di scelta della temperatura massima di essiccamento. Essiccamento a velocità costante e decrescente. Tipi di essiccatori. Bilancio termico sugli essiccatori. Tempo di essiccamento. Dimensionamento di essiccatori rotativi, pneumatici, a letto fluido. Schemi di impianti di essiccamento a circuito chiuso. Spray dryers.

MATERIALE DIDATTICO.

• Testo di riferimento : Perry’s Chemical Engineers Handbook, MC Graw-Hill • Dispense del docente.

MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME. L'esame si svolge attraverso una prova orale, avente per oggetto sia la discussione di una relazione, elaborata dallo studente, su una applicazione pratica, sia la verifica della preparazione sul programma svolto.

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IMPIANTI CHIMICI PER L’INDUSTRIA DELLA CARTA (6 CFU). Docente: Dr. Aladino Franceschini Sede: Celsius Scrl – Via degli Orti, 8 – 55100 Lucca E-mail: franceschini@scatsandra.com Supporto alla didattica: ing. Enrico Galli e-mail: egfuori@libero.it FINALITA’ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Il corso si divide in due moduli. Nel primo vengono esaminate le problematiche connesse alla carta per ondulatori. Nel secondo modulo il corso si propone di esaminare le problematiche connesse alla trasformazione della carta tissue nei prodotti finiti commerciali (carta igienica, carta cucina, fazzoletti, tovaglioli, etc…). Per tutti i prodotti viene illustrata la completa caratterizzazione tecnica e merceologica anche attraverso un significativo ciclo di lezioni ed esercitazioni in laboratorio. Alcune visite guidate permettono la diretta verifica degli aspetti teorici trattati con quanto realizzato in realtà produttive locali, mentre, con specifiche esercitazioni in aula, vengono applicate le nozioni apprese durante il corso. PROGRAMMA DEL CORSO. • classificazione delle carte per ondulatori, • l’ondulatore e le sue componenti di wet end e dry end, • il converting, • casemakers, • fustellatori rotativi, • fustellatrici piane, • macchine da stampa, • piegaincolla, • accoppiatici, • layout tipo, • esami di laboratorio su carte, • cartone e scatole, • progettazione di una scatola, • Rct, Sct, Ect, Bct, fomula di McKee, • la chimica degli inchiostri, • la chimica delle colle a base di amido e il vapore. MATERIALE DIDATTICO. Verranno fornite dal docente dispense contenenti i dati e le informazioni necessarie alla comprensione e alla verifica degli argomenti trattati durante il corso. MODALITA’ DI SVOLGIMENTO DELL’ESAME. L’esame si svolge attraverso una prova orale

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INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE (6 CFU). Propedeuticità: Impianti chimici I. Docente: Prof. Dr. Luigi Petarca Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali Email: petarca@ing.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. L'insegnamento, integrato con impianti chimici per la tutela dell'ambiente, si propone di fornire co-noscenze sui processi ed impianti per la tutela dell'ambiente e la gestione degli effluenti. In particolare in questo modulo saranno trattati processi ed impianti per il trattamento di effluenti liquidi e gassosi. PROGRAMMA DEL CORSO. • L'ambiente e gli effetti inquinanti. • Caratterizzazione delle acque naturali e di rifiuto. • Fenomenologia dell'inquinamento dei corpi idrici superficiali. • Processi chimici di trattamento di acque reflue (coagulazione, flocculazione, precipitazione). • Fenomenologia dell'inquinamento atmosferico e scale del problema. • Fonti di emissione di inquinanti atmosferici. • Processi di abbattimento di sostanze organiche volatili in correnti gassose. • Caratterizzazione dei rifiuti solidi. • Processi di smalti mento dei rifiuti solidi. • Cenni alla normativa vigente in materia di protezione dell'ambiente. MATERIALE DIDATTICO. Dispense del docente. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME. L'esame si svolge attraverso una prova orale, avente per oggetto sia la discussione di una relazione, elaborata dallo studente, su una applicazione pratica, sia la verifica della preparazione sul programma svolto.

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ISTITUZIONI DI BIOCHIMICA (6 CFU). Docente: Prof. Dr. Riccardo Zucchi Sede: Dipartimento di Scienze dell' Uomo e dell'Ambiente. E-mail: r.zucchi@bm.med.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Il modulo di Istituzioni di Biochimica si propone di fornire allo studente una panoramica delle complesse ed articolate problematiche legate alla biologia degli esseri viventi. In particolare, vengono studiate le proteine, i glucidi, i lipidi e gli acidi nucleici, insieme ad alcuni concetti di metabolismo e i modi di trasferimento dell'informazione genetica. PROGRAMMA DEL CORSO.

• Elementi di biologia generale. Proprietà generali degli esseri viventi. Gli esseri viventi come sistemi termodinamici aperti: conservazione e riproduzione di strutture molecolari a bassa entropia. Costituzione molecolare degli esseri viventi: tipi di macromolecole biologiche. Organizzazione cellulare degli esseri viventi: differenze fra procarioti ed eucarioti. Concetto di genotipo e fenotipo.

• Proteine. Aminoacidi: struttura e proprietà chimiche. Il legame peptidico e le sue proprietà. Struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. Interazioni che determinano il ripiegamento delle proteine. Denaturazione e rinaturazione delle proteine. Proprietà generali e funzioni delle proteine. Metodi di purificazione e di analisi della proteine. Proteine trasportatrici di ossigeno: mioglobina ed emoglobina. Struttura dell’eme e rapporto eme-globina. Il legame dell’ossigeno all’eme. Variazioni della struttura terziaria e quaternaria indotte dal legame con l’ossigeno. Curve di ossigenazione di mioglobina ed emoglobina. Effetto Bohr. Basi molecolari della tossicità del CO. Emoglobine fetali. Enzimi: definizione, proprietà generali e classificazione. Richiami di chimica: reazioni chimiche, equilibrio chimico e cinetica chimica. Analisi termodinamica delle reazioni chimiche: il concetto di energia libera e di energia di attivazione. Meccanismi di catalisi enzimatica: catalisi acido-base, catalisi covalente, catalisi da ioni metallici, catalisi elettrostatica. Modelli di cinetica e regolazione enzimatica: il modello di Mentens e Michaelis e le caratteristiche dell’inibizione competitiva e non competitiva; il modello allosterico e le caratteristiche della regolazione allosterica.

• Glucidi. Definizione e denominazione dei glucidi. Struttura dei monosaccaridi e loro proprietà. Isomeria conformazionale. Derivati dei monosaccaridi: acidi (aldonici, saccarici e uronici), desossiderivati, aminoderivati. Il legame glicosidico. Disaccaridi: maltosio, lattosio e saccarosio. Polisaccaridi: polisaccaridi strutturali e polisaccaridi di riserva. Struttura dell’amido, del glicogeno e della cellulosa. Glicoproteine e proteoglicani.

• Lipidi e membrane biologiche. Caratteristiche biologiche generali dei lipidi e loro classificazione. Triglideridi, fosfolipidi, sfingolipidi, steroidi. Proprietà dei triglideridi e dei lipidi polari. Struttura e funzione delle membrane biologiche: il modello a mosaico fluido. Diffusione attraverso le membrane cellulari. Termodinamica dei flussi transmembrana: l’equazione di Nernst. Distribuzione degli ioni Na+, K+, Cl-, Ca2+. Proteine coinvolte nell’omeostasi ionica: struttura e funzione degli scambiatori ionici (scambiatore Na+/Ca2+, scambiatore Na+/H+) e della pompe ioniche (Na+/K+-ATPasi, Ca2+-ATPasi); struttura dei canali ionici voltaggio-dipendenti e loro proprietà funzionali; cenni sulle proprietà dei canali modulai da ligandi. Basi molecolari del potenziale di membrana e dell’eccitabilità cellulare.

• Acidi nucleici. Basi puriniche e pirimidiniche, nucleosidi e nucleotidi. Struttura dei ribonucleotidi e dei desossiribonucleotidi. Caratteristiche e proprietà del legame fosfoesterico. Struttura del DNA: il modello

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di Watson e Crick e gli altri tipi di doppia elica. Struttura dei cromosomi eucariotici: istoni, nucleosomi e livelli superiori di organizzazione della cromatina. Tipi di RNA e loro struttura: RNA messaggero, ribosomiale e transfer.

• Metabolismo. Concetto di metabolismo: catabolismo ed anabolismo. Concetto di via metabolica. Reazioni esoergoniche ed endoergoniche. ATP ed altri composti ad elevata energia di idrolisi. Reazioni accoppiate: ruolo centrale dell'ATP nel metabolismo energetico. Gli stadi idrolitici ed ossidativi del catabolismo. Utilizzazione energetica dei coenzimi ridotti: NAD e FAD. Concetto biochimico di respirazione. Strategie anaboliche: fonte di carbonio e di potere riducente. Differenze fra organismi autotrofi, eterotrofi, fototrofi e chemiotrofi. Descrizione generale delle principali vie metaboliche. Descrizione dettagliata di tre vie metaboliche: a) Glicolisi: significato metabolico e strategia generale. Conversione del glucosio in piruvato: reazioni, enzimi e meccanismi di catalisi. Possibile destino del piruvato: conversione in lattato, etanolo o acetil-CoA. Struttura e meccanismo di azione della piruvato deidrogenasi. b) Ciclo di Krebs: significato metabolico e strategia generale. Reazioni, enzimi e meccanismi catalitici. Bilancio energetico generale dell’ossidazione del glucosio. c) Fosforilazione ossidativa: significato metabolico e strategia generale. Complessi della catenza respiratoria, specie chimiche implicate nelle reazioni di ossidoriduzione e meccanismi molecolari che generano il gradiente protonico. Struttura e funzione dell’ATP-sintasi mitocondriale. Confronto fra fosforilazione ossidativa e fotofosforilazione: meccanismi molecolari che utilizzano la luce per generare un gradiente protonico nella fotosintesi.

• Espressione etrasferimento dell'informazione genetica. Replicazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti: enzimi coinvolti e meccanismi biochimici che assicurano la fedeltà della replicazione. Sintesi dell’RNA (trascrizione) nei procarioti e negli eucarioti: RNA polimerasi, fattori di trascrizione generali e specifici, co-attivatori. Regolazione della trascrizione nei procarioti e negli eucarioti. Modificazioni post-trascrizionali dell’RNA. Meccanismi della sintesi proteica. RNA transfer e loro aminoacilazione. Struttura e funzione dei ribosomi. Fabbisogno energetico della sintesi proteica e meccanismi di controllo dell’accuratezza della sintesi. Il codice genetico ed il problema dell’origine della vita. MATERIALE DIDATTICO. Dispense del docente. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME. L'esame si svolge attraverso una prova orale.

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ISTITUZIONI DI MATEMATICHE (12 CFU). Propedeuticità: Matematica. Docente: Lidia Aceto Sede: Dipartimento di Matematica Applicata e-mail: l.aceto@dma.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO Finalità: Fornire una cultura di base riguardante la Geometria (algebrica e analitica), il Calcolo Numerico, il Calcolo delle Probabilità ed elementi di Statistica. Obiettivi: Pur nel rispetto del dovuto rigore delle definizioni e delle metodologie presentate, l'insegnamento si propone con un taglio applicativo e, per quanto concerne in particolare il Calcolo Numerico, evidenziando gli aspetti più propriamente algoritmici. I contenuti e la struttura didattica dell'insegnamento dovranno consentire agli allievi di trovarsi a loro agio con le procedure matematiche che più comunemente si riscontrano nelle discipline dell'ambito del Corso di Laurea. PROGRAMMA DEL CORSO. • Numeri complessi: definizione, operazioni, forma algebrica e trigonometrica, radici n-me, polinomi. • Spazi vettoriali, matrici e vettori, prodotto scalare, determinanti e sistemi lineari, autovalori e

autovettori, polinomi di matrici, polinomio minimo. • Norme di vettori e di matrici. Il problema lineare dei minimi quadrati. • Metodi diretti per sistemi lineari: metodo di eliminazione di Gauss e metodi di fattorizzazione. Metodi

iterativi: metodi di Jacobi e di Gauss-Seidel. • Metodi di localizzazione degli autovalori di una matrice. Metodo delle potenze e metodo QR per il

calcolo di autovalori. • Rette, piani, coniche e loro classificazione, intersezione di una retta con una conica. • Metodi iterativi per equazioni non lineari. Metodo delle secanti e metodo di Newton. • Interpolazione polinomiale: esistenza ed unicità del polinomio interpolante. Formula di Lagrange.

Differenze divise e polinomio interpolante nella base di Newton. Interpolazione di Hermite. • Formule di quadratura di tipo interpolatorio. Errore e grado di precisione. Formule di Newton-Cotes e

generalizzate. • Elementi di calcolo delle probabilità: definizioni, probabilità condizionata, probabilità totale. • Elementi di statistica: variabili discrete e continue, funzioni di distribuzione, densità di probabilità,

media e varianza, distribuzioni uniforme, di Poisson, di Gauss. MATERIALE DIDATTICO. • G.Gheri: Elementi di Geometria per un corso integrato di Istituzioni di Matematiche (Anno

Accademico 2006/2007) – (Dispensa SEU). • P.Ghelardoni, G.Gheri, P.Marzulli: Elementi di Calcolo Numerico – (Dispensa scaricabile dal sito del

docente). MODALITA' DI SVOGIMENTO DELL'ESAME.

Prova scritta e colloquio orale.

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LABORATORIO DI CORROSIONE E PROTEZIONE DEI MATERIALI (3 CFU). Propedeuticità: Scienza e tecnologia dei materiali. Docenza: Prof. Massimo De Sanctis Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali Email: desanctis@ing.unipi.it PROGRAMMA DEL CORSO. • Strumentazione di laboratorio di base per l'analisi dei danneggiamenti corrosivi: stereomicroscopio,

microscopio ottico metallografico, microscopio elettronico in scansione (SEM) e microanalisi a raggi X (EDS). Principi e modalità di funzionamento.

• Metodologia sperimentale per l'analisi dei danneggiamenti corrosivi, esempi illustrati di casi di cor-rosione reali su impianti industriali e civili.

• Divisione in gruppi di lavoro e assegnazione a ciascun gruppo di un caso pratico di corrosione, for-nendo le informazioni necessarie sul tipo di impianto, sull'ambiente aggressivo e sulle modalità di accadimento del danneggiamento.

• Analisi sperimentale a cura degli studenti dei danneggiamenti corrosivi: esame visivo macro e mi-croscopico, analisi microstrutturale dei materiali (sezionamento campioni, inglobatura in resina ter-moindurente, levigatura meccanica, attacco metallografico, analisi strutturale), analisi frattografica, analisi morfologica, analisi chimica dei prodotti di corrosione mediante microscopia SEM.

• Prove elettrochimiche di laboratorio: curve di polarizzazione anodica e catodica mediante metodo po-tenziostatico e potenziodinamico, determinazione di Ecorr e Icorr con il metodo di estrapolazione del-le rette di Tafel e mediante rilievo della resistenza di polarizzazione, prove potenziocicliche di resi-stenza dei materiali a pitting.

• Presentazione in aula su supporto audiovisivo dei casi di corrosione analizzati dai singoli gruppi di lavoro e delle soluzioni da essi proposte. Analisi e discussione dei risultati.

MATERIALE DIDATTICO. Dispense del docente. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME. Non è previsto esame finale. Per ottenere i crediti relativi è necessaria la frequenza delle sessioni di laboratorio e avere consegnato una relazione per ciascuna sessione. La valutazione individuale sarà basata sui voti ottenuti nelle relazioni e sulla partecipazione alle sessioni di laboratorio.

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LABORATORIO DI SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI (3 CFU) Propedeuticità: Scienza e tecnologia dei materiali. Docente: Prof. Ing. Andrea Lazzeri Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali E-mail: a.lazzeri@ing.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Il corso ha lo scopo di mostrare agli allievi le relazioni proprietà-struttura-tecnologia di processazione che sono alla base della Scienza e Tecnologia dei Materiali, attraverso una serie di sessioni di laboratorio sperimentale o informatico. Inoltre l'allievo avrà modo di imparare ad analizzare ed interpretare i dati sperimentali e a stilare delle relazioni tecniche sulle esperienze condotte nei vari moduli di laboratorio. PROGRAMMA DEL CORSO. Saranno sviluppate 10 sessioni di laboratorio che copriranno i seguenti argomenti: • prove di trazione (viscoelasticità), • resistenza all'impatto e alla fatica (con elementi di meccanica della frattura), • metodi di indagine della microstruttura (microscopia ottica ed elettronica, diffrazione dei raggi X), • tecnologie di produzione dei materiali compositi (hand lay-up, processazione a microonde), • elementi di Scienza dei Materiali Computazionale. MATERIALE DIDATTICO. Saranno rese disponibili sul sito web del corso dispense teoriche per ogni sessione di laboratorio (le modalità di download saranno comunicate di volta in volta). Testi consigliati: • E. Butta. Scienza e Tecnologia dei Materiali (testo disponibile presso la copisteria Il Campano, Pisa).

W.E Smith. Scienza e Tecnologia dei Materiali, McGraw-Hill Libri Italia sr!. • D.R. Askeland. The Science and Engineering oJ Materials, Third Edition, PWS Publishing Company,

Boston. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO D'ESAME. Non è previsto esame finale. Per ottenere i crediti relativi è necessaria la frequenza delle sessioni di laboratorio e avere consegnato una relazione per ciascuna sessione. La valutazione individuale sarà basata sui voti ottenuti nelle relazioni e sulla partecipazione alle sessioni di laboratorio.

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MATEMATICA (12 CFU). Docente: Prof. Dr. Hugo Beirao da Veiga Sede: Dipartimento di Matematica Applicata Email: bveiga@dma.unipi.it FINALITA' ED OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO. Il corso si propone di dare allo studente una buona padronanza dei metodi e degli strumenti di calcolo relativi al calcolo differenziale e integrale per funzioni reali di una variabile reale, con cenni, ove sia possibile, alle estensioni di tali nozioni a funzioni di più variabili. L’obiettivo minimo del corso è di dare allo studente una formazione mentale tale da metterlo in grado sia di capire i ragionamenti e le deduzioni più elementari di tipo matematico che di risolvere problemi nell’ambito del programma svolto. PRE-REQUISITI IN INGRESSO E COMPETENZE MINIME IN USCITA. Pre-requisiti. Si presuppone la conoscenza di tutto il programma dei precorsi, i quali verranno appositamente forniti dalla Facoltà. In particolare, elementi di logica e teoria degli insiemi, numeri reali e loro proprietà (in particolare potenze e radici dei numeri reali positivi), funzioni e loro rappresentazione cartesiana, conoscenza delle funzioni elementari (potenze, polinomi, funzioni trigonometriche ed esponenziali e loro inverse), metodi di risoluzione di equazioni e disequazioni elementari, rappresentazione cartesiana, geometria elementare. Tali argomenti non verranno ripresi nel corso di Matematica. Competenze minime in uscita. Le competenze minime in uscita sono rappresentate dalla capacità di sapere usare le tecniche di calcolo della Analisi Matematica: calcolo di limiti, derivate, integrali, studio qualitativo e grafici di funzioni reali, soluzione di alcune equazioni differenziali. Sempre nell’ambito delle competenze minime, si richiede la comprensione delle definizioni date e dei risultati teorici di base. PROGRAMMA DEL CORSO. • Massimo, minimo, estremo superiore, estremo inferiore. Calcolo combinatorio. Il binomio di Newton. • Limiti di successioni. Operazioni con i limiti. Forme indeterminate. Teoremi di confronto. Alcuni

limiti notevoli. Successione estratte. Il teorema di Bolzano-Weierstrass. • Limiti di funzioni. Legame tra limiti di funzioni e limiti di successioni. Funzioni continue. Teorema

della permanenza del segno; teorema dell’esistenza degli zeri; teorema dell’esistenza dei valori intermedi; teorema di Weierstrass; criterio di invertibilità. La funzione inversa.

• Definizione di derivata. Operazioni con le derivate. Derivate delle funzioni composte e delle funzioni inverse. Derivate di alcune funzioni elementari. Significato geometrico della derivata. Le funzioni trigonometriche inverse. Le funzioni iperboliche e le loro inverse.

• Applicazioni delle derivate allo studio di funzioni. Massimi e minimi relativi. Teorema di Fermat. I teoremi di Rolle e Lagrange. Funzioni crescenti e decrescenti. Funzioni convesse e concave. Il teorema di L’Hopital. Studio di grafici di funzioni. La formula di Taylor col resto di Peano ed applicazioni.

• Funzioni di più variabili reali. Limiti e continuità. Derivate parziali. Gradiente. Derivate successive. Il teorema di Schwarz. Massimi e minimi relativi.

• Calcolo integrale. Definizione e prime proprietà. Uniforme continuità e integrazione delle funzioni continue. I teoremi della media. Il teorema fondamentale del calcolo integrale. Primitive e formula fondamentale del calcolo integrale. Tecniche di primitivazione: integrazione per decomposizione in somma, per parti, per sostituzione. Integrazione delle funzioni razionali. Integrali impropri.

• La formula di Taylor. Resto di Peano e suo uso nel calcolo di limiti. Il resto integrale, il resto di Lagrange e la stima del resto.

• Le serie. Definizione e condizioni per la convergenza. Serie a termini non negativi. La serie geometrica e la serie armonica. Criteri di convergenza. La convergenza assoluta. La serie di Taylor.

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• Cenni sulle equazioni differenziali ordinarie. Equazioni differenziali lineari del primo ordine. Il teorema di Cauchy. Equazioni a variabili separabili. Le equazioni differenziali lineari del secondo ordine: Propriet`a generali; equazioni omogenee; equazioni non omogenee ed il metodo delle variazione delle costanti.

MATERIALE DIDATTICO. Testo consigliato: P. Marcellini e C. Sbordone, della Liguori Editore. Una trattazione non molto dissimile, ma per certi versi più completa, si può trovare nel testo ”Analisi Matematica I: funzioni di una variabile”, autori J.P. Cecconi e G. Stampacchia, della Liguori Editore. Per quanto concerne le esercitazioni vi sono moltissimi testi adatti. In particolare ”Esercitazioni di Matematica, 1 volume”, diviso in parte prima e parte seconda, autori P. Marcellini e C. Sbordone, e ”Esercizi e problemi di Analisi Matematica, 1 volume, autori J.P. Cecconi, L.C. Piccinini e G. Stampacchia. MODALITA' DI SVOLGIMENTO DELL’ESAME. L’esame è composto da una prova scritta, parzialmente a test, e di una prova orale.

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MATERIALI METALLICI (6 CFU). Propedeuticità: Scienza e tecnologia dei materiali. Docente: Prof. Ing. Massimo De Sanctis Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali Email: desanctis@ing.unipi.it FINALITÀ E OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Il corso si propone di illustrare agli allievi le caratteristiche meccaniche, chimiche e fisiche delle principali categorie di materiali metallici, con particolare riferimento alla resistenza e alla tenacità. Tali caratteristiche vengono messe in relazione con le corrispondenti strutture giungendo così alla individuazione dei processi termomeccanici mediante i quali è possibile ottenere le strutture richieste, evidenziandone anche le anomalie. Obiettivo del corso è di mettere gli allievi in condizione di indirizzare correttamente una scelta dei materiali in funzione dell'impiego, considerando sia l'aspetto funzionale che economico. Gli allievi verranno particolarmente sensibilizzati ad evitare quelle scelte che portano all'uso di materiali di costo elevato senza sfruttarne del tutto le potenzialità. Gli allievi dovranno essere in grado anche di effettuare un esame preliminare sulle modalità che hanno portato alla frattura di un organo meccanico nonché conoscere, ed in parte saper utilizzare, i principali strumenti per la verifica delle caratteristiche meccaniche e strutturali di un materiale. PROGRAMMA DEL CORSO. • Richiami di cristallografia (reticoli e strutture tipiche dei metalli. Difetti reticolari: influenza sulle

proprietà dei materiali. Monocristalli e Policristalli: bordi di grano. Meccanismi di solidificazione: principi termodinamici e cinetici; strutture.

• Trasformazioni allo stato solido: principi generali. Nucleazione omogenea ed eterogenea. Curve TTT e CCT. La trasformazione eutettoide degli acciai. La trasformazione bainitica. La trasformazione martensitica. Tensioni residue: genesi ed evoluzione.

• Fenomenologia e meccanismi di deformazione plastica. Scorrimento. Piani e direzioni di scorrimento. Sforzo critico di taglio. Elementi di teoria delle dislocazioni. Deformazione plastica nei policristalli. Incrudimento. Trasformazioni termiche nei materiali metallici incruditi: ricottura di ricristallizzazione. Lo scorrimento viscoso.

• Acciai. Classificazione secondo le principali normative e secondo l'impiego. Influenza dei trattamenti termici sulla struttura e sulle proprietà meccaniche degli acciai. Ricottura e normalizzazione. Tempra martensitica e tempre speciali; penetrazione di tempra. Rinvenimento. Bonifica. Trattamenti di indurimento superficiale. Caratteristiche fondamentali delle principali categorie di acciai; esempi applicativi.

• Alluminio e sue leghe. Titanio e sue leghe. Richiami sulle leghe di rame: Bronzi. Ottoni. Leghe per alta temperatura.

• Aspetti metallurgici della frattura. Frattura duttile; frattura fragile; frattura per fatica. Prove per valu-tare la tenacità dei materiali. Infragilimento da idrogeno.

MATERIALE DIDATTICO

• Cigada. Struttura e proprietà dei materiali metallici, Ed. Città Studi, Milano. Testo ausiliario:

• D. Sinigaglia, et al. Cedimento per fatica e ambientate dei materiali metallici, Ed. CLUP, Milano. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME L'esame si svolge mediante una prova orale.

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MATERIALI POLIMERICI (6 CFU). Propedeuticità: Scienza e Tecnologia dei Materiali. Docente: Prof. Ing. Giovanni Polacco Sede: Dip. Ing. Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali Email: g.polacco@ing.unipi.it FINALITA’ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Obiettivo del corso è quello di fornire una panoramica di base sui materiali polimerici, cominciando da alcuni cenni storici e dalle nozioni fondamentali relativamente a definizioni, classificazione e meccanismi di sintesi dei principali materiali macromolecolari. Vengono inoltre fornite nozioni relativamente alle relazioni fra la struttura chimica del materiale e le sue proprietà chimico-fisiche e reologiche. PROGRAMMA DEL CORSO. • Introduzione ai materiali polimerici: cenni storici. Importanza economica ed industriale dei materiali

polimerici. Classificazione dei polimeri e delle reazioni di polimerizzazione. • Polimerizzazioni a catena: cinetica delle polimerizzazioni radicaliche, cenni su polimerizzazioni

ioniche e di coordinazione. Polimerizzazioni a stadi, generalità. Un esempio: produzione industriale del PET. Copolimerizzazioni: modello terminale e penultimo.

• Descrizione dei principali polimeri termoplastici e termoindurenti. Polimeri liquido cristallini. Definizioni: fase smettica, nematica, materiali liotropici e termotropici.

• Pesi molecolari medi: numerale, ponderale, Z, viscosimetrico. Distribuzioni dei pesi molecolari. Esempi numerici. Metodi sperimentali di misurazione del peso molecolare. Polimerizzazione a stadi.

• Reazioni di macromolecole. Degradazione termica e fotochimica, ossidazione. Funzionalizzazione, reazione dei sostituenti laterali, modifica di gruppi funzionali, reazioni con macromolecole.

• La temperatura di transizione vetrosa. Equazioni di Cohen-Turnbull e WLF. Metodi di determinazione e parametri che influenzano la temperatura di transizione vetrosa.

• Cristallinità nei polimeri. Cristallizzabilità e morfologia dei cristalli. Metodi di determinazione del grado di cristallinità di un polimero. Termodinamica e cinetica della cristallizzazione. Equazione di Avrami.

• Elastomeri. Proprietà, la vulcanizzazione, reticoli chimici e fisici. Elastomeri termoplastici a blocchi. Diagramma T-T-T per elastomeri e per gomme termoindurenti.

• Gel. Definizioni, struttura molecolare, classificazione. Determinazione del punto di gelo. • Additivi per materiali polimerici. • Cenni sulla lavorazione dei materiali polimerici: estrusione, filatura, filmatura, stampaggio ad

iniezione, soffiaggio di corpi cavi. • Reologia. Definizione, sforzo e deformazione. Fluidi Newtoniani e non-Newtoniani. Moduli di

rigidità di volume, a taglio, a compressione. Materiali elastici, fluidi e viscoelastici. Principio di sovrapposizione di Boltzman. Modulo elastico e cedevolezza. Misure periodiche. Moduli complessi. Principio di sovrapposizione tempo-temperatura. Costruzione della master curve. Cenni sulle teorie viscoelastiche lineari. Modelli di Rouse, Zimm, Beuche-Ferry, Reptazione, Doy-Edwards.

MATERIALE DIDATTICO.

• Guaita, La Mantia, Ciardelli, Pedemeonte, Fondamenti di scienza dei polimeri. AIM (Associazione Italiana Macromolecole).

• Elias, An introduction to plastics, Wiley. • Ferry, Viscoelastic properties of polymers, Wiley.

Dealy and Wissbrun, Melt rheology and its role in plastic processing, Kluwert. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEGLI ESAMI. Prova orale

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MECCANICA DEI SOLIDI (6 CFU). Propedeuticità: Istituzioni di Matematiche, Fisica Generale. Docente: Prof. Ing. Riccardo Del Corso Sede: Dipartimento di Ingegneria Strutturale E-mail: dis@ing.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DEL L'INSEGNAMENTO. Il corso ha l’obiettivo di fornire i concetti di base dell’equilibrio di un corpo elastico, soggetto a deformazioni infinitesime. Vengono illustrati il problema di De Saint Venant ed i metodi per reperire le soluzioni di problemi pratici delle travi, alcuni casi semplici di corpi continui e di serbatoi in pressione. Una volta acquisite le nozioni di deformazione e di tensione, l’allievo imparerà a determinare la quota di deformazione pura e di spostamento rigido, l’energia di deformazione, la sollecitazione in punto di un corpo continuo e sarà in grado di effettuare le verifiche di resistenza. PROGRAMMA DEL CORSO. Cenni di analisi vettoriale. Spazio vettoriale, Tensori del 2° ordine, Componenti cartesiane, Campi

scalari, vettoriali, tensoriali. Gradiente e divergenza. Operazioni matriciali. Cenni di cinematica. Moti rigidi, Traslazione e Rotazione, Moti rigidi infinitesimi, Gradi di libertà. Analisi della deformazione. Definizione di deformazione infinitesima, Tensore della deformazione

infinitesima, Significato delle componenti, Direzioni e componenti principali di deformazione, Spostamenti rigidi.

Elementi di statica. Nozione di forza, Sistemi di forze e coppie, Riduzione statica di un sistema di forze e coppie ad un punto, Decomposizione di una forza secondo direzioni assegnate.

Statica dei corpi rigidi. Equazioni di equilibrio per un corpo rigido, Principio dei lavori virtuali, Sistemi di corpi rigidi, Sistemi ad elasticità concentrata.

Analisi della tensione. Nozione di tensione in un punto, Sistemi di forze, Tensore delle tensioni, Significato delle componenti, Direzioni e componenti principali di tensione, Il cerchio di Mohr, Equazioni di equilibrio per un corpo continuo.

Legami costitutivi. Tipi di legami costitutivi, Proprietà delle equazioni costitutive, Materiali linearmente elastici, Materiali iperelastici, Materiali isotropi, Equazioni di Lamé.

Problema dell’equilibrio elastico di un continuo. Formulazione del problema dell’equilibrio di un corpo elastico, Soluzione del problema, Esistenza, unicità e stabilità della soluzione.

Il Principio dei lavori virtuali nel continuo. Il principio dei lavori virtuali, Il teorema di Clapeyron, Il teorema di Betti.

Il problema di De Saint Venant. Definizione del problema, Caso della trave soggetta a tensioni normali, Forza normale semplice, Flessione pura, Presso flessione, Flessione e taglio, Torsione.

Travature. Nozione di trave. Vincoli agenti sulle travi e sui sistemi di travi. Travature labili, cinematicamente determinate e iperdeterminate. Reazioni vincolari. Sconnessioni. Travi deformabili e misure locali di deformazione: estensione, curvatura e scorrimento angolare. Caratteristiche della sollecitazione. Travi linearmente elastiche.: legame costitutivo fra misure di sforzo e misure di deformazione. Il metodo della linea elastica. Unicità e linearità della soluzione.

Serbatoi in pressione. Serbatoi sferici, serbatoi cilindrici.

Criteri di resistenza. Cenni sul comportamento dei materiali, Criteri di resistenza, Criterio di Coulomb, Criterio di Tresca, Criterio di Von Mises, Verifiche di sicurezza.

Stabilità dell’equilibrio. Il caso della aste rigide vincolate elasticamente. Perdita di stabilità della configurazione di equilibrio per diramazione stabile e instabile. Metodo di Eulero o degli equilibri adiacenti. Nozione di carico critico euleriano.

MATERIALE DIDATTICO. • Gambarotta, Nunziante, Tralli, Scienza delle Costruzioni, McGraw-Hill.

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MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME. Indicazioni sulle modalità di svolgimento dell'esame: • prova orale; • in caso di insuccesso della prova orale, il candidato è sconsigliato dal presentarsi all'appello suc-

cessivo se non siano trascorsi almeno 30 giorni. Vengono comunque seguite le norme di ateneo ri-guardanti le prove di esame.

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PRINCIPI DI INGEGNERIA CHIMICA (9 CFU). PRINCIPI DI INGEGNERIA CHIMICA AMBIENTALE (12 CFU). Propedeuticità: Termodinamica dell'ingegneria chimica; Istituzioni di matematiche. Docente: Prof. Ing. Roberto Mauri Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica Email: r.mauri@ing.unipi.it URL: http://www2.ing.unipi.it/~d9185/ FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO L'insegnamento si propone di porre gli allievi in grado di analizzare, con le metodologie appropriate, i fenomeni fisici rilevanti nei processi e nelle operazioni, funzionali all'individuazione di interventi operativi e/o progettuali. PROGRAMMA DEL CORSO. Parte in comune agli studenti di tutti gli indirizzi. • Introduzione. Equilibrio locale; pressione e sforzo di taglio; convezione e diffusione; flussi di massa,

quantità di moto e energia; equazioni costitutive dei flussi diffusivi; viscosità, diffusività termica e massica.

• Statica dei fluidi. Equilibrio idrostatico; tensione superficiale; equazione di Young-Laplace; angolo di raccordo.

• Aspetti generali della fluidodinamica. Numero di Reynolds; strato limite e resistenza viscosa; turbolenza.

• Bilanci macroscopici. Bilancio di massa; bilancio di quantità di moto; bilanciuo di energia ed equazione di Bernoulli; perdite di carico distribuite e localizzate; fattore di attrito.

• Campo di velocità e pressione. Flusso di fluidi Newtoniani in un condotto; profilo di Poiseuille e profilo di Couette; fluidi non newtoniani; flusso in mezzi porosi; flusso capillare; cond9izione di quasi stazionarietà.

• Equazioni fondamentali dei fenomeni di trasporto. Equazione di continuità; equazione del calore; equazione di Cauchy e di Navier-Stokes; esempi di applicazione per flussi unidirezionali.

• Lo strato limite. Analisi del problema per flusso laminare. Distacco dello strato limite. • Conduzione del calore. Flusso unidirezionale; il solido composto; approssimazione quasi stazionaria. • Conduzione con generazione di calore. Generazione uniforme; conduzione con reazione chimica;

calcolo asintotico. • Bilancio macroscopico di energia. Il coefficiente di scambio termico; scambiatori di calore;

alettature di raffreddamento. • Conduzione di calore variabile nel tempo. Equazione del trasporto di calore; trasporto in un mezzo

semi-infinito: soluzione autosimile. • Trasporto di calore convettivo. Stato limite termico; casi con numero di Reynolds grande e piccolo;

casi con numero di Prandtl grande e piccolo; analogia di Colburn-Chilton. • Equazioni costitutive del trasporto di massa. Flussi e velocità; equazioni di bilancio e relazioni

costitutive. • Trasporto di massa stazionario. Diffusione attraverso un film stagnante; diffusione con reazione

chimica eterogenea; diffusione con reazione chimica omogenea del prim'ordine: calcolo asintotico. • Trasporto di massa non stazionario. Trasporto attraverso una membrana; evaporazione di un

liquido da un serbatoio; combustione di una particella di carbone. • Trasporto di massa convettivo. Strato limite massico; casi con numero di Reynolds grande e

piccolo; casi con numero di Schnidt grande e piccolo; analogia di Colburn-Chilton. Parte riservata agli studenti dell'indirizzo ambientale • Flusso turbolento. Scale dei tempi e delle distanze; analisi di Kolmogorov; equazioni mediate nel

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tempo e flussi turbolenti; diffusività turbolente; variabili adimensionali di parete; profilo di velocità alla parete e giustificazione della correlazione di Blasius per il fattore di attrito; modelli più complessi.

• Convezione naturale. Approssimazione di Boussinesq; flusso in un canale verticale; analisi dimensionale e strato limite nella convezione naturale.

• Irraggiamento. Legge di Stefan-Boltzmann; emissione ed assorbimento; legge di Kirchhoff; fattore di vista; progetto di un pannello solare.

• Antidiffusione. Il potenziale chimico; equazione di Gibbs-Duham; stabilità chimica; condizione di equilibrio in miscele binarie; separazione di fase; pressione osmotica.

MATERIALE DIDATTICO. Libro di testo: Mauri, R., Elementi di Fenomeni di Trasporto, Pisa University Press. Altro testo consigliato: Bird, W.E. Stewart, E.N. Lighfoot. Transport Phenomena, Wiley Intern. Ed. (Ed. Italiana: Casa Ambrosiana). MODALITÀ DI SVOLGIMENTO D'ESAME. L'esame di Principi di Ingegneria Chimica si svolge attraverso una prova scritta seguita da una prova orale. La prova scritta riguarda la soluzione di esercizi simili a quelli presentati a lezione e risolti nel libro di testo.

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PROCESSI BIOLOGICI INDUSTRIALI (6 CFU). Propedeuticità: Fondamenti Chimici delle Tecnologie I; Termodinamica dell'Ingegneria Chimica. Docente: Maurizia Seggiani Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali e-mail: m.seggiani@ing.unipi.it FINALITÀ E OBIETTIVI DEL L'INSEGNAMENTO. Obiettivo del corso, integrato con Istituzioni di Biochimica, è fornire le conoscenze e gli strumenti necessari per la comprensione critica di processi industriali che utilizzano sistemi biologici per la produzione di prodotti alimentari, farmaceutici e per il trattamento delle acque. PROGRAMMA DEL CORSO. • Preliminare introduzione ai biocomposti: acqua, proteine, carboidrati, lipidi, nucleotidi e

polinucleotidi (ATP, NAD, FAD, DNA e RNA) e alla microbiologia: procarioti (batteri) e eucarioti (lieviti, muffe e protozoi).

• Enzimi: catalisi enzimatica: principi e applicazioni industriali. • Metabolismo: Anabolismo (sintesi proteica) e Catabolismo (glicolisi, ciclo di Krebs o TCA). • Cinetica di utilizzazione del substrato limitante, formazione del prodotto (metabolica primario) e

produzione di biomassa. • Bioreattori: descrizione e applicazioni. Trasferimento di materia gas-liquido. • Recupero dei prodotti: rimozione del particolato, separazione primaria, purificazione e formulazione

finale del prodotto. • Mutazioni e alterazioni del DNA (trasformazione, lisogenia, fusione dei protoplasti e tecnologia del

DNA ricombinante). • Processi fermentativi industriali: fermentazione alcolica (produzione del vino e birra), produzione di

acidi organici (acido acetico, acido citrico acido lattico), produzione di aminoacidi (acido glutammico, L-lisina) produzione di enzimi ed antibiotici (penicilline).

• Depurazione biologica delle acque reflue civili: processo a fanghi attivi (funzionamento e parametri operativi dell’impianto), nitrificazione-denitrificazione del liquame; rimozione biologica del fosforo e digestione anaerobica di liquami.

• Esercitazioni su catalisi enzimatica, bioreattori (fermentatori) continui e discontinui, impianti a fanghi attivi e impianti di nitrificazione-denitrificazione.

MATERIALE DIDATTICO. Dispense del docente.. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME. Prova scritta.

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SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI (9 CFU). Docente: Prof. Ing. Andrea Lazzeri Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali Email: a.lazzeri@ing.unipi.it FINALITÀ E OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. Il Corso ha lo scopo di fornire agli allievi le cognizioni sulla struttura dei principali materiali di interesse nell'ingegneria chimica e dei materiali. In particolare, è necessario che lo studente conosca il comportamento, le caratteristiche meccaniche, chimiche e fisiche, la resistenza e le applicazioni dei vari materiali (metallici, polimerici, cenimici e compositi) che sono usualmente utilizzati nei processi e negli impianti chimici e nell'ingegneria dei materiali. Saranno anche introdotti concetti fondamentali di resistenza alla corrosione e al degrado chimico, fisico e meccanico delle proprietà. Competenze minime richieste per il superamento dell'esame: - Saper leggere ed interpretare i diagrammi di stato dei sistemi binari; - Saper definire le relazioni proprietà-struttura delle varie classi di materiali; - Saper correlare le proprietà meccaniche alla microstruttura dei materiali e ad i principali processi tecnologici (solidificazione, trattamento termico, deformazione plastica); - Saper orientare la scelta dei materiali di base in funzione delle principali variabili di impiego (creep, fatica, corrosione, alta temperatura, bassa temperatura, velocità di deformazione). Metodologia didattica usata: Lezioni in aula; compiti scritti in classe durante il corso. Si consiglia di frequentare anche il modulo di Laboratorio di Scienza e Tecnologia dei Materiali dove vengono svolte esercitazioni di tipo teorico e sperimentale sui temi trattati nel corso. PROGRAMMA DEL CORSO. • Struttura dei solidi e legami atomici. Solidi amorfi e cristallini. Strutture macromolecolari. Materiali

composi ti. Principali reticoli cristallini. Cristalli metallici, ceramici e polimerici. Direzioni e piani cristallografici. Monocristalli e materiali policristallini. Tecniche di analisi: microscopia ottica ed elettronica. Diffrazione dei raggi X e sua applicazione nell'analisi delle strutture cristalline. Legge di Bragg. Lo stato vetroso. Temperatura di transizione vetrosa.

• Solidificazione, difetti cristallini e diffusione nei solidi. Difetti cristallini. Diffusione (leggi di Fick).

• Proprietà meccaniche. Concetto di sforzo e deformazione. Prove di trazione e la curva sforzo-deformazione per le principali classi di materiali. Caratteristiche meccaniche fondamentali: modulo di elasticità, carico di snervamento, carico di rottura, allungamento percentuale a rottura. Il com-portamento viscoelastico e sua schematizzazione. Deformazione plastica. Incrudimento, recupero e ricristallizzazione. Durezza. Frattura duttile e frattura fragile. Prova di resilienza. Cenni di meccanica della frattura. Frattura per fatica: curve di Wohler e fattori influenzanti il comportamento dei ma-teriali. Curve di Paris. Comportamento ad alta temperatura. Creep. Il meccanismo di deformazione plastica.

• Diagrammi di fase e microstrutture di solidificazione. Leghe metalliche. Soluzioni solide costituzionali ed interstiziali. Regole di Hume-Rothery. Composti intermetallici. Teoria dei diagrammi di fase. Cinetica delle trasformazioni di fase (nucleazione ed accrescimento).

• Materiali metallici. Cenni sulla produzione dell'acciaio. Diagramma di stato Fe-c. Influenza degli elementi di lega. Trasformazioni fuori equilibrio: diagrammi TTT e CCT. Trattamenti termici degli acciai: ricottura, normalizzazione, tempra. Principali classi di acciai e loro designazione. Settori di impiego. Acciai inossidabili. Le ghise. Leghe di alluminio. Leghe di rame. Leghe di magnesio, titanio e nichel. Leghe per alte temperature. Caratteristiche meccaniche e principali applicazioni.

• Materiali ceramici. Principali tipi, proprietà e tecnologie di fabbricazione. • Materiali polimerici. Cenni sui processi di polimerizzazione. Polimeri termoplastici, termoindurenti

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e gomme. Correlazioni proprietà struttura. • Materiali compositi. Fibre e matrici per materiali composi ti. Processi di fabbricazione. Compositi a

matrice metallica e matrice ceramica. • Durabilità. Elementi di corrosione e protezione dei materiali, recupero e riciclo. MATERIALE DIDATTICO. Appunti integrativi su temi specifici disponibili sul sito internet del corso (le modalità di download saranno comunicate di volta in volta durante le lezioni). Testi consigliati: • E. Butta. Scienza e Tecnologia dei Materiali (testo disponibile presso la copisteria Il Campano, Pisa).

W.F. Smith. Scienza e Tecnologia dei Materiali, McGraw-Hill Libri Italia srl. • WF. Smith. Esercizi di Scienza e Tecnologia dei Materiali, McGraw-Hill Libri Italia srl. • W.D. Callister. Materials Science and Engineering: An lntroduction, John Wiley & Sons, Inc., 1999.

AA.Vv. Manuale dei materiali per l'ingegneria, a cura di AIMAT, McGraw-Hill Libri Italia, Milano 1996.

MODALITÀ DI SVOLGIMENTO D'ESAME. Esame finale orale. Per chi non ha frequentato è previsto lo svolgimento di esercizi numerici durante l'orale.

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SISTEMI ENERGETICI Docente: Prof. Ing. Roberto Lensi Sede: Dipartimento di Energetica E-mail: r.lensi@ing.unipi.it URL: http://www2.ing.unipi.it/~d4590 FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO Le finalità dell'insegnamento sono quelle di fornire agli allievi: • competenze su disponibilità, conversione e utilizzazione dell'energia, immediatamente spendibili in

ogni attività professionale; • conoscenze sui principali sistemi di conversione dell'energia, termici e idraulici, motori e operatori,

necessarie per affrontare le problematiche energetiche. Obiettivo dell'insegnamento è quello di mettere gli allievi in grado di: • conoscere gli aspetti realizzativi ed i fondamenti teorici dei principali sistemi per la conversione

dell'energia, come pure delle macchine a fluido e delle apparecchiature che costituiscono tali sistemi; • saper calcolare le prestazioni energetiche, ed i relativi coefficienti di prestazione, dei sistemi

energetici, termici e idraulici, motori e operatori, e dei loro singoli componenti fondamentali. METODOLOGIA DIDATTICA La metodologia didattica impiegata consiste in: • lezioni teoriche in aula, con l'eventuale impiego di videoproiettore; • esercitazioni numeriche in aula, impostate e guidate dal docente; • autonoma elaborazione scritta da parte degli allievi delle esemplificazioni ed esercitazioni numeriche e

grafiche. PROGRAMMA DEL CORSO Conversione dell'Energia e Macchine a Fluido. Introduzione. Sistemi energetici. Classificazione delle macchine a fluido. Unità di misura. Analisi dimensionale. Problema energetico. Cenni storici. Fonti di energia e sistemi di conversione. Termodinamica Applicata alle Macchine. Trasformazioni termodinamiche reversibili e irreversibili. Rappresentazioni grafiche sui principali piani termodinamici. Processi termodinamici, circuiti del fluido e cicli termodinamici. Cicli diretti e inversi. Ciclo ideale, limite e reale. Coefficienti di prestazione (rendimenti, coefficienti di effetto utile, consumi specifici). Energia ed Exergia. Bilancio di massa. Bilancio di energia (principio di conservazione dell'energia). Massimo rendimento di un motore termico. Cicli termodinamici di massimo rendimento (Carnot, Ericsson, Stirling); calcolo del rendimento. Ciclo di Carnot inverso; calcolo dei coefficienti di effetto utile. Differenti tipi di irreversibilità. Lavoro di ripristino. Relazione di Gouy-Stodola. Classificazione e caratteristiche delle diverse forme di energia. Concetto di exergia. Calcolo dell'exergia. Bilancio di exergia (principio di degradazione dell'energia); rendimento exergetico. Determinazione delle irreversibilità. Rappresentazioni grafiche. Piano termodinamico exergia fisica - entalpia. Sistemi Termici Motori. Classificazione. Sistemi a vapore. Cicli termodinamici Rankine e Hirn. Tabelle di Mollier. Ciclo limite a vapore sui diversi piani termodinamici; calcolo del rendimento. Centrali termoelettriche. Motrici volumetriche e dinamiche. Generatore di vapore. Rendimento totale e consumo specifico di calore. Cenni sulla combustione; aria e temperatura di combustione. Sistemi a gas. Classificazione. Ciclo termodinamico ideale Lenoir; calcolo del rendimento e delle temperature medie degli scambi termici. Motori volumetrici a combustione interna. Cicli termodinamici ideali Otto, Diesel e Sabathé; calcolo del rendimento. Diagrammi indicati. Motori alternativi ad accensione comandata e ad accensione spontanea (per compressione); rendimento totale e consumo specifico di combustibile. Motori dinamici. Sistemi a combustione esterna (a circuito chiuso) e sistemi a combustione interna (a circuito aperto). Cicli termodinamici ideali Joule (Brayton) e Holzwarth; calcolo del rendimento. Turbogas; prestazioni energetiche, rendimento totale e consumo specifico di calore. Sistemi Combinati. Classificazione. Sistemi combinati gas/vapore. Schemi d'impianto. Caratteristiche costruttive e cenni sulle

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prestazioni energetiche. Generatori di vapore a recupero di calore. Rendimento totale e rapporto tra le potenze. Sistemi cogenerativi. Produzione combinata di lavoro e di calore utile. Schemi d'impianto. Elementi di analisi energetica. Indici di prestazione. Sistemi Termici Operatori. Classificazione. Compressori. Compressori volumetrici (alternativi e rotanti). Compressori dinamici (radiali e assiali). Compressione in più stadi interrefrigerati. Curve caratteristiche dei compressori centrifughi. Frigoriferi e pompe di calore. Schemi d'impianto. Cicli termodinamici inversi. Cenni sui fluidi operatori. Frigoriferi. Pompe di calore. Prestazioni energetiche. Coefficienti di prestazione. Sistemi Idraulici. Classificazione. Sistemi idraulici motori. Descrizione generale. Schemi d'impianto. Equazione dell'energia. Macchine idrauliche motrici. Cenni sulla teoria della similitudine; numero di giri specifico. Turbine idrauliche ad azione e a reazione. Turbine Pelton; potenza e rendimento, condizioni di massimo rendimento. Macchine idrauliche operatici. Pompe volumetriche (alternative e rotanti). Pompe dinamiche (radiali e assiali). Curve caratteristiche delle pompe centrifughe. Fenomeno della cavitazione; altezza di aspirazione, NPSH (Net Positive Suction Head). MATERIALE DIDATTICO Testi base consigliati, reperibili sul web (homepage del docente) o presso la Biblioteca di Facoltà: • Dispense preparate dal docente. • Acton, Caputo, "Introduzione allo studio delle Macchine", UTET, Torino, 1979. • Kotas, "The Exergy Method of Thermal Plant Analysis", Krieger, Melbourne (Florida), 1995. • Della Volpe, "Macchine", Liguori Editore, Napoli, 1994. • Acton, Caputo, "Impianti motori", UTET, Torino, 1992. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME L'esame si svolge, di norma, come segue: a) iscrizione all'esame la mattina stessa dell'appello entro le ore 09:00 presso il Dipartimento di

Energetica (Macchine); b) consegna degli elaborati sulle esemplificazioni ed esercitazioni numeriche e grafiche; c) prova orale: discussione sugli elaborati, risoluzione di problemi e risposte a domande aperte. Il voto finale tiene conto sia della preparazione raggiunta dal candidato (valutata sulla base delle elaborazioni scritte e della prova orale), sia dell'abilità nel risolvere i problemi e dell'autonomia di cui il candidato si dimostra capace, sia dell'apporto personale agli elaborati presentati e della capacità di giustificare le scelte operate, sia dell'acquisizione di un linguaggio tecnico appropriato.

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STRUMENTAZIONE E CONTROLLO DEI PROCESSI CHIMICI (6 CFU). Propedeuticità: Impianti chimici I. Docente: Prof. Ing. Claudio Scali Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali Te!: 050-511 241 Fax: 050-511 266 FINALITÀ E OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. L'insegnamento ha come finalità quella di fornire le conoscenze e gli strumenti necessari per la piena comprensione del funzionamento della strumentazione e controllo degli impianti industriali e del funzionamento degli stessi. Obiettivo dell'insegnamento è quello di fornire agli studenti gli strumenti fondamentali per l'analisi degli schemi di controllo dei processi chimici e per la scelta dei componenti principali. Esempi di schemi di regolazione di impianti industriali permetteranno di familiarizzare con le problematiche incontrate nella gestione degli impianti chimici. PROGRAMMA DEL CORSO. • Introduzione. Funzionamento dinamico dei processi chimici: perturbazioni e cambiamenti di

condizioni operative; obiettivo del sistema di controllo. Rappresentazione mediante modelli Ingresso-Uscita; ingressi campione; sistemi SISO e MIMO. Modelli dinamici ed equazioni differenziali: sistemi a parametri concentrati e a parametri distribuiti. Definizioni di linearità, tempoinvarianza, causalità; linearizzazione; variabili scostamento. Sistemi di controllo in circuito aperto e in circuito chiuso: effetto della retroazione (feed-back: FB). Elementi costituenti il sistema controllato: regolatore, attuatore, processo, misuratore. Azioni di controllo dei regolatori industriali (PIO). Ordine del sistema e parametri caratteristici; esempi di modelli di processi industriali. Studio delle risposte nel tempo di sistemi tipici ad ingressi campione, in circuito aperto e in circuito chiuso, con regolatori diversi.

• Trasformata di Laplace. Definizione e proprietà della Trasformata di Laplace; teoremi fon-damentali; trasformata di Laplace delle funzioni più comuni. AntiTrasformata di Laplace; espansione in frazioni parziali. Applicazioni della T.d.L a equazioni differenziali ordinarie e alle derivate parziali. Funzione di Trasferimento; risposta all'impulso. Funzioni di trasferimento di sistemi elementari e parametri caratteristici. Guadagno, poli e zeri di un sistema; radici dell' equazione caratteristica e risposta del sistema; sistemi con ritardo e con risposta inversa. Diagrammi a Blocchi: algebra dei D. a B., riduzione a forma canonica. Studio delle risposte nel tempo di sistemi tipici ad ingressi campione, in circuito aperto chiuso, mediante trasformate di Laplace.

• Stabilità dei sistemi. Definizioni di stabilità per sistemi lineari; stabilità i.Lu.L Il criterio di Routh. Il Luogo delle Radici: definizioni e proprietà; regole per tracciare Ld.R. Esempi di Ld.R. per processi tipici; Effetto di zeri e poli; effetto delle diverse azioni del regolatore sulla stabilità del sistema. Condizioni di stabilità marginale e significato dei parametri caratteristici.

• Progetto del sistema di controllo. Funzione di sensibilità e funzione di sensibilità complementare. Definizione di errore; errore a regime e tipi di sistema. Specifiche di prestazione e loro compatibilità. Specifiche di prestazione nel dominio tempo. Criteri per la valutazione della prestazione. Progetto analitico dei regolatori, progetto per tentativi sistematici e tuning. Regolatori avanzati e convenzionali: caratteristiche dei regolatori standard (PID). Tuning dei regolatori standard: metodo di Ziegler e Nichols, metodo della curva di reazione, metodo della curva di risposta. Cause di li-mitazione della prestazione del sistema controllato: caratteristiche del processo, struttura del regola-tUTe, vincoli su azione di controllo, incertezza sul modello del sistema.

• Schemi di controllo di processi industriali. Rappresentazione grafica degli schemi di regolazione. Valvole di regolazione: curve caratteristiche e criteri di progetto. Misuratori: caratteristiche stati che e dinamiche. Rappresentazione grafica degli schemi di regolazione. Esempi di regolazione delle variabili base: Portata, Livello, Pressione, Temperatura, in schemi di controllo di tipo SISO. Controllo

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di temperatura di reattori e forni: diverse soluzioni possibili; criteri di scelta. Controllo in Cascata: motivazioni, caratteristiche e progetto dei regolatori; controllo in Avanti: motivazioni, caratteristiche e progetto dei regolatori; esempi di applicazioni a processi industriali diversi. Schemi di controllo Selettivo, di Rapporto, a Priorità; tipiche applicazioni ai processi di interesse industriale.

• Esercitazioni con uso del software MATLAB: Analisi dinamica dei sistemi. Studi di stabilità, analisi della risposta dinamica di un sistema con regolatori diversi. Esecuzione di una serie di esercizi significativi (già incluse tra le ore di esercitazione).

MATERIALE DIDATTICO. • AO. Ogunnaike, W.H. Ray. Process Dynamics, Modeling and Contrai, Oxford University Press, New

York (USA), 1994. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME. L'esame consiste in una prova orale comprendente la discussione degli esercizi assegnati durante l'anno e domande sul programma. Il ricevimento viene svolto nell' orario previsto, al termine delle lezioni, e/o come concordato direttamente con gli studenti.

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TECNOLOGIE CHIMICHE SPECIALI (6 CFU). Docente: Prof. Dr. Mauro Bartolozzi. Sede: Dip. Ing. Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali. E-mail: m.bartolozzi@ing.unipi.it

FINALITA’ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. L'obiettivo primario del corso è quello di far apprendere e gestire in modo sintetico e razionale le reazioni della Chimica Inorganica aventi per campo l'intero sistema periodico. Viene inoltre messo a fuoco un panorama della legislazione vigente sulle tematiche del recupero e del riciclaggio, mostrando come sia possibile coniugare una vera salvaguardia ambientale con le necessità espresse da una moderna industria e le offerte (reciproche, di applicazione e di lavoro) che i vari campi delle scienze chimiche sono in grado di dare. PROGRAMMA DEL CORSO. • Problematiche della Chimica Inorganica. Lo scopo è quello di discutere alcuni esempi di reazioni

inorganiche; comportamento dell'acetato di piombo; triossido di wolframio e disolfato di sodio; sali tripli.Il sistema elettrochimico formato da alluminio-cloruro di sodio -solfuro di argento; le reazioni negli elettrodi indicatori. Esempio di processo: il recupero del vanadio da ceneri. Esercitazione sulla nomenclatura chimica.

• Reattività elettrochimica. Il sistema elettrodo-interfaccia-soluzione.L'elettrodo come reagente; la struttura dell'elettrodo; la struttura elettronica; il livello Fermi; struttura della superficie; doppio strato elettrico; potenziale superficiale; spilling e smoothing degli elettroni; il potenziale elettrochimico; energia elettronica e potenziale d'elettrodo.

• Reattività chimica e sistema periodico. Lo scopo è quello di rivisitare il sistema periodico e gli elementi divisi per gruppi. Sono considerati: i quattro blocchi (s, p, d, f) del sistema periodico; raggi atomici, ionici, carica nucleare effettiva. Struttura degli elementi; struttura a corpo centrato; struttura compatta; struttura cubica semplice; struttura tridimensionale covalente; struttura a strati; struttura a catene elicoidali; modificazioni cristalline o allotropiche; solidi molecolari. Vengono esaminati i vari gruppi e sottogruppi del sistema periodico tramite i composti più significativi e le più comuni reazioni viste sia come comportamento chimico dell'elemento sia come potenziali applicazioni per sviluppo di processi.

• Produzioni industriali. Lo scopo è quello di proporre a titolo di esempi la descrizione di alcuni processi industriali di produzione di metalli (piombo, stagno, titanio)

• Riciclaggio di metalli. Concetto generale di rifiuto; raccolta differenziata; recupero; riciclaggio; classificazione dei rifiuti; orientamenti strategici della Comunità europea e normativa italiana. Casi di recupero di metalli da batterie primarie e secondarie esaurite ( Mn, Zn, Cd, Ni, Li) e da polveri di acciaieria elettrica (Zn Pb).

MATERIALE DIDATTICO. • L.Matteoli, G.Violi, R.De Santis, "Metalli e metallurgia" Zanichelli, Bo, 1979. • Sergio Trasatti, "La reattività elettrochimica", Vol.6, Enciclopedia della Chimica, ISEDI (Mi). • L.Malatesta,”Chimica inorganica”, ed.Ambrosiana, 2003. • Raccolta di materiale esemplificativo fornito dal docente. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO D'ESAME. Si richiede allo studente la presentazione a fine corso di un elaborato, avente per oggetto una ricerca a carattere Chimico Industriale. Tale elaborato viene discusso col docente durante la stesura e valutato in sede di esame.

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TERMODINAMICA DELL'INGEGNERIA CHIMICA Docente: Ing. Cosimo Rizzo Sede: Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali Email: c.rizzo@ing.unipi.it FINALITÀ ED OBIETTIVI DELL'INSEGNAMENTO. L'insegnamento si propone di fornire agli allievi la capacità di applicare i principi di conservazione di massa ed energia ed il secondo principio della termodinamica alle operazioni dell'industria chimica. PROGRAMMA DEL CORSO. • I fondamenti. La Termodinamica come scienza sperimentale. La conservazione della massa nelle

apparecchiature chiuse e nelle apparecchiature aperte. La conservazione dell'energia nelle appa-recchiature chiuse e nelle apparecchiature aperte. Grandezze locali (o intensive), estensive, specifiche. L'energia interna. 11 calore specifico. Gli scambi di calore e di lavoro meccanico ed elettrico. L'entalpia

• Dati volumetrici e calorimetrici per sistemi ad un componente. Solidi, liquidi e gas. • Il principio evolutivo (o secondo principio della termodinamica). L'entropia. Enunciato del principio

evolutivo nella forma tipica per i sistemi isolati. Espressione del principio evolutivo per i sistemi chiusi e per i sistemi aperti. Le macchine termiche e le macchine frigorifere.

• Trasformazioni di fase per sistemi ad un componente. L'energia libera di Gibbs. Versione "ristretta" del principio evolutivo per sistemi chiusi. Le trasformazioni di fase isoterme-isobare in sistemi chiusi ad un componente. Relazione differenziale di Clausius-Clapeyron. La tensione di vapore di un componente puro. Correlazioni di tensione di vapore. Regola delle fasi per sistemi ad un componente.

• Sistemi a più componenti. Dati termodinamici per sistemi a più componenti. Il modello di miscela ideale.

• Trasferimenti di materia in sistemi multi-componenti. Processi "liberi", isotermi ed isobari di trasferimento di materia e reazioni chimiche "libere", isoterme ed isobare aventi luogo in sistemi chiusi a più componenti. Il potenziale chimico. La fugacità di un componente in miscela. Valutazione di fugacità di componenti di miscele gassose e di miscele liquide. La regola delle fasi in sistemi a più componenti, in assenza di reazioni chimiche.

• I sistemi chimicamente reagenti. Il bilancio di materia e di energia nei reattori chimici chiusi. Determinazione delle entalpie standard di reazione. L'evoluzione dei sistemi chiusi chimicamente reagenti e il raggiungimento dell'equilibrio chimico. Dipendenza della composizione d'equilibrio del sistema reagente dalle variabili termodinamiche. La regola delle fasi per sistemi chimicamente reagenti.

MATERIALE DIDATTICO. • Il testo di teoria è: Rizzo - Mauri: Basic thermodynamics far chemical engineering, due dispense di

complessivi 7 capitoli. • Per gli esercizi, sono disponibili alcuni brogliacci di esercizi svolti e commentati dall'Ing.Rizzo. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME. L'esame ha luogo attraverso due prove scritte: una di esercizi di calcolo, l'altra di teoria. Eventualmente la seconda prova, su richiesta dello studente, può essere svolta oralmente.