Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio

ELISABETTA PETRUCCI

Il corso, caratterizzato da una spiccata impostazione interdisciplinare, si prefigge di fornire le nozioni fondamentali della chimica e della struttura della materia, necessarie alla comprensione delle proprietà e del comportamento di alcune classi di materiali di interesse del corso di laurea (acque primarie, combustibili, leganti e calcestruzzo) in considerazione del loro impiego e dell’interazione con l’ambiente.

Lo studente alla fine del corso sarà in grado di:
- Caratterizzare le classi di materiali trattate
- Comprendere la correlazione delle proprietà dei materiali con la composizione e la microstruttura
- Analizzare e confrontare le caratteristiche e le prestazioni tra le diverse classi dei materiali
- Prevedere il comportamento dei materiali in esercizio
- Applicare le nozioni acquisite per risolvere problemi numerici su argomenti di interesse ingegneristico
- Approfondire autonomamente un argomento tramite reperimento di bibliografia, organizzazione e presentazione delle informazioni
Inoltre, acquisirà autonomia di giudizio nella :
- Selezione del materiale in funzione dei requisiti richiesti dall’applicazione
- Valutazione dell’impatto e delle responsabilità della pratica ingegneristica attraverso lo studio dei meccanismi di interazione tra i materiali e l’ambiente circostante con particolare attenzione ai cicli di vita dei materiali e al rilascio di inquinanti da materiali in opera

Il corso, caratterizzato da una spiccata impostazione interdisciplinare, si prefigge di fornire allo studente un’approfondita conoscenza di alcune classi di materiali di interesse del corso di laurea (acque primarie, combustibili, leganti e calcestruzzo).

1) Conoscenza e capacità di comprensione
Al completamento del corso lo studente conosce
- le proprieta dei materiali trattati (acque naturali, leganti e calcestruzzo, combustibili)
- la relazione tra struttura chimica e proprietà
- le tecnologie di produzione, trattamento
- I requisiti previsti per i vari usi
- i meccanismi di interazione tra i materiali e l’ambiente circostante

2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al completamento del corso lo studente è in grado di
- Caratterizzare le classi di materiali trattate
- Comprendere la correlazione delle proprietà dei materiali con la composizione e la microstruttura
- Analizzare e confrontare le caratteristiche e le prestazioni tra le diverse classi dei materiali
- Prevedere il comportamento dei materiali in esercizio
- Applicare le nozioni acquisite per risolvere problemi numerici su argomenti di interesse ingegneristico

3) Autonomia di giudizio
Al completamento del corso lo studente è in grado di
- Selezionare materiali e trattamenti in funzione dei requisiti richiesti dall’applicazione
- Prevedere il comportamento dei materiali in esercizio
- Valutare l’impatto e le responsabilità della pratica ingegneristica
- Approfondire autonomamente un argomento, scelto tra una rosa proposta dal docente, tramite reperimento di bibliografia ed organizzazione delle informazioni in un PowerPoint


4) Abilita comunicative
Lo studente esercita le proprie abilità comunicative:
- nell’interazione con il docente ed i colleghi durante il corso,
- nell’esposizione tra pari del PowerPoint preparato sull’argomento scelto

Inoltre,

5) Capacità di apprendimento
Al completamento del corso lo studente, avendo acquisito e consolidato un metodo di approccio e soluzione delle problematiche, è in grado di proseguire lo studio e l’applicazione dei concetti in modo autonomo.

Conoscenza delle nozioni di base di analisi matematica e di chimica generale

Il corso è articolato nei seguenti moduli:
- caratterizzazione delle acque naturali [24 ore];
- materiali cementizi [16 ore]
- combustibili [12 ore];
-lavori di gruppo o laboratorio [8]
-

Nel dettaglio, il programma include:
Acque naturali. Classificazione. Caratteristiche chimico-fisiche: solidi totali, solidi disciolti, solidi sospesi, forza ionica, concentrazione ed attività, coefficienti di attività, pH. Gli equilibri del sistema acido carbonico. Acidità, alcalinità, carbonio inorganico totale, durezza, stabilità (acque aggressive, incrostanti, indice di Langelier ae indice di Ryznar), gas disciolti. Utilizzazioni delle acque naturali per scopi civili (acque potabili), irrigui ed industriali (impianti di raffreddamento e riscaldamento, generatori di vapore, processi chimici). Requisiti di qualità.

Leganti idraulici: cemento Portland, produzione, presa e indurimento, caratteristiche meccaniche. Calcestruzzo: caratteristiche dei componenti, proprietà e criticità del calcestruzzo fresco ed indurito. Proprietà meccaniche del calcestruzzo.

I combustibili: La combustione: potere calorifico, Temperatura teorica di combustione, temperatura di ignizione, limiti di infiammabilita', rendimento della combustione.
Classificazione dei combustibili: Combustibili solidi (carbone), Combustibili liquidi (petrolio, benzine, cherosene, gasolio, numero di ottano e numero di cetano), Combustibili gassosi: (metano).

Esercitazioni di laboratorio:
1. Determinazione del contenuto di durezza ed alcalinità di un’acqua
2. Caratterizzazione di un’acqua minerale tramite misure potenziometriche e cromatografiche

- Dispense del Corso (approfondimenti su W.D. Callister – Scienza ed Ingegneria dei Materiali e Benefield, Judkins, Weand - Process Chemistry for water and wastewater treatment)
- Presentazioni delle lezioni in Powerpoint
- Eserciziari forniti dal Docente (contenenti sia esercizi svolti sia esercizi d’esame di cui sono indicate solo le soluzioni)

Il materiale, in formato digitale, sarà messo a disposizione ad inizio corso, ad eccezione dei powerpoint che saranno condivisi di volta in volta, utilizzando una virtual classroom di google drive (il cui codice di accesso sarà inviato via mail agli aventi diritto).

Il corso comprende lezioni di didattica frontale, lezioni invertite (flipped classroom), lavori di gruppo su argomenti scelti ed esercitazioni pratiche in laboratorio

La frequenza, sebbene non obbligatoria, è raccomandata.

La valutazione è basata sugli esiti:
1) di un compito scritto, teso alla verifica dell’acquisizione delle conoscenze e sulla capacità di applicare tali conoscenze nell’esecuzione di calcoli numerici per caratterizzare le acque naturali, per scegliere e dimensionare i trattamenti idonei alle diverse applicazioni, per progettare le miscele di calcestruzzo e misurarne i parametri caratteristici.
2) di un colloquio orale volto a verificare l’acquisizione del senso critico nella comprensione dei fenomeni, nella scelta delle soluzioni e nella loro applicazione



Il voto finale è espresso in trentesimi di cui

 Fino a 2 punti (peso sul voto totale circa 6.7 %) – Assiduità, interesse, coinvolgimento e puntualità nella consegna dei compiti assegnati
 Fino a 22 punti (Peso sul voto totale circa 73.3%) – Compito scritto comprendente 3 esercizi: il primo sulla caratterizzazione delle acque naturali (punteggio massimo di 7 punti), il secondo su un trattamento (punteggio massimo 10 punti), il terzo sul calcestruzzo (punteggio massimo 5 punti).
 Fino a 6 punti (Peso sul voto totale circa 20%) – Breve colloquio orale consistente in massimo tre domande sugli argomenti del corso.


Sono previste 3 prove intermedie durante il corso (indicativamente la prima ad inizio aprile, la seconda ad inizio maggio e l’ultima a fine corso) con le quali, se superate, si ha accesso direttamente al colloquio orale .

Gli esercizi d'esame sono raccolti in un eserciziario e distribuiti ad inizio corso. Rimangono disponibili sulla virtual classroom.
Le domande del colloquio orale possono includere:
1) procedimenti per la derivazione di equazioni incluse nel formulario
2) proprietà, caratteristiche, criteri di selezione delle classi di materiale considerate
3) piccoli calcoli relativi ai trattamenti non inclusi nello scritto