EQUIPMENT DESIGN FOR CHEMICAL INDUSTRY

L'obbiettivo del corso è: 

Si forniscono le informazioni e le tecniche di base per la progettazione meccanica di componenti di impianti industriali, in particolare nel settore degli impianti chimici e petrolchimici.

Si tratteranno argomenti relativi al comportamento dei materiali in condizioni di carico meccanico e/o termico in condizioni statiche e dinamiche e al progetto di componenti meccanici semplici.

Saranno sviluppate, in particolare, le nozioni e gli strumenti per la progettazione di alcuni elementi di impianto basilari (serbatoi in pressione, tubazioni, scambiatori di calore), gli approcci alla scelta ottimale dei materiali, e quelli alla progettazione del ciclo di vita e alla sostenibilità ambientale.

A conclusione del percorso formativo lo studente sarà nelle condizioni di eseguire il dimensionamento di componenti meccanici di base, e lo sviluppo progettuale di massima di elementi più complessi tipici degli impianti chimici e petrolchimici in accordo con le prescrizioni degli standard costruttivi, tenendo conto delle condizioni di esercizio, e delineando alcune valutazioni sulla sostenibilità ambientale delle soluzioni scelte.

Il corso sarà articolato in due moduli, tenuti dalla Prof.ssa Fargione (Modulo A), e dal Prof. Giudice (Modulo B). Entrambi i moduli saranno costituiti da: lezioni frontali; esercitazioni sugli argomenti del corso.

Il corso sarà articolato in due moduli, tenuti dalla Prof.ssa Fargione (Modulo A), e dal Prof. Giudice (Modulo B). Entrambi i moduli saranno costituiti da: lezioni frontali teoriche, finalizzate all’acquisizione delle conoscenze previste dal corso; esercitazioni sugli argomenti del corso, per lo sviluppo delle competenze applicative.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Il materiale didattico è costituito dalle slide delle lezioni e da documentazione aggiuntiva (studium.unict.it).

Importante: Conoscenze di base di Fisica e di Analisi Matematica.

La frequenza delle lezioni è obbligatoria.

Modulo A

• Concetti di teoria dell'elasticità, legge di Hooke, concetti di tensione e deformazione,
• Equilibrio di un corpo solido, azioni interne e reazioni vincolari. Isostatiche e iperstatiche. Sforzi assiali e tangenziali.
• Geometria delle masse e delle aree.
• Sollecitazioni di trazione/compressione, flessione, torsione e taglio. Il tensore degli sforzi. Tensioni principali e ideali.
• Travi inflesse, metodi per determinare sollecitazioni e deformazioni. Principio del lavori virtuali e funzioni di singolarità.
• Carico critico di Eulero.
• Fatica dei materiali.
• Sollecitazioni termiche. Viscoelasticità. Creep e rilassamento.
• Cenni di meccanica della frattura.
• Assi e alberi di trasmissione.
• Cenni sulla lubrificazione.
• Saldature

Modulo B

·       Serbatoi in pressione (Towler & Sinnott)

·       Dispositivi per il trasferimento di calore (Towler & Sinnott, teacher notes)

·       Sistemi per il trasporto di fluidi (Towler & Sinnott, teacher notes)

·       Approcci alla scelta dei materiali (Ashby, teacher notes)

·       Progettazione del ciclo di vita e sostenibilità ambientale (Giudice et al., teacher notes) 

Module A

• Ferdinand Beer, Jr. Johnston, E. Russell, John DeWolf, David Mazurek, Mechanics of Materials, McGraw-Hill (approfondimento)
• Richard G. Budynas, Shigley's mechanical engineering design, McGraw-Hill Education (riferimento)

Module B

• G. Towler, R. Synnott, Chemical Engineering Design: Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design,,Butterworth-Heinemann, 2013
• M.F. Ashby, Materials Selection in Mechanical Design, Butterworth-Heinemann, 2015

Una prova in itinere per ogni sottomodulo trattato nel corso. 

Chi non farà le prove in itinere dovrà fare l’esame completo.

Prove in itinere – domande a risposta aperta e a risposta multipla - 

Prova orale conclusiva, che verterà sui contenuti di entrambi i moduli didattici. Elementi di valutazione: pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate, qualità dei contenuti, capacità di collegamento con altri temi oggetto del programma, capacità di riportare esempi, proprietà di linguaggio tecnico e capacità espressiva complessiva dello studente.

Durante lo svolgimento del corso sono previste verifiche in itinere, nella forma di test di verifica e sviluppo di progetti, su argomenti dei due moduli di insegnamento, secondo modalità da concordare per ciascun modulo con il docente di riferimento.

• • Calcolo di reazioni vincolari e di azioni interne
  • Calcolo di tensioni e deformazioni
  • Progetto di alberi di trasmissione
  • Fatica dei materiali
  • Stato tensionale nei serbatoi a pareti sottili
  • Progetto dei serbatoi a pareti sottili
  • Tipologie di dispositivi per lo scambio termico
  • Criteri di scelta dei materiali