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IN/0239 - FENOMENI DI TRASPORTO IN SISTEMI BIOMEDICI

Anno Accademico 2016/2017

Docente
GIACOMO CAO (Tit.)
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/75]  INGEGNERIA BIOMEDICA [75/00 - Ord. 2014]  PERCORSO COMUNE550
Obiettivi

Nell'ambito del corso di Fenomeni di Trasporto in Sistemi Biomedici gli allievi acquisiranno nozioni di base sul trasporto della materia, gli equilibri chimici e di fase come pure l'ingegneria delle reazioni chimiche e biochimiche. Si affronterà la progettazione di massima e la relativa verifica delle apparecchiature fluodinamicamente ideali sedi di fenomeni reattivi. Infine si affronterà il problema del dimensionamento e della verifica di una apparecchiatura tipica dell'ingegneria biomedica. I problemi verranno analizzati sia a livello locale (monodimensionali), determinando i relativi profili di concentrazione, sia a livello macroscopico. A valle del corso gli studenti saranno in grado di risolvere problemi relativamente semplici riguardanti i fenomeni di trasporto presenti in diverse applicazioni dell'ingegneria biomedica. Per la comprensione, da punto di vista quantitativo, dei fenomeni di trasporto caratterizzati da variazioni nel tempo e nello spazio (caso monodimensionale) saranno tipicamente adottate opportune tecniche analitiche di risoluzione.

Conoscenza e capacità di comprensione
Grazie al rigore metodologico proprio delle materie scientifiche, lo studente matura competenze e capacità di comprensione tali da permettere l'acquisizione di conoscenze di base fondamentali per il prosieguo degli studi.
Nello specifico del corso, lo studente matura competenze e capacità di comprensione relativamente a:
- i principi che governano i fenomeni di trasporto di materia, gli equilibri chimici e di fase e l’ingegneria delle reazioni chimiche e biochimiche
- il dimensionamento di sistemi ideali nei quali hanno luogo fenomeni reattivi
- concetti di biocompatibilità, proprietà chimiche e meccaniche dei materiali da impiegare per applicazioni biomediche
- le principali classi di materiali da utilizzare per la realizzazione di impianti biomedici

Capacità di applicare la conoscenza e capacità di comprensione
L’impostazione didattica prevede che la formazione teorica sia accompagnata da esempi applicativi, che sollecitano la partecipazione attiva, l’attitudine propositiva, la capacità di elaborazione autonoma.
A valle del corso gli studenti saranno in grado di:
- risolvere, adottando opportune tecniche analitiche di risoluzione, problemi relativamente semplici riguardanti i fenomeni di trasporto presenti in diverse applicazioni dell'ingegneria biomedica.
- valutare quale tipologia di materiale può essere impiegato, sulla base delle specifiche esigenze, per le differenti applicazioni biomediche.

Autonomia di giudizio
Lo studio dei Fenomeni di Trasporto in Sistemi Biomedici sviluppa la capacità di valutare i risultati, selezionare quali sono le informazioni rilevanti e quali approssimazioni sono appropriate.

Abilità comunicative
Lo svolgimento di esercitazioni in aula e la tipologia dell’esame (prova sia scritta sia orale) richiede che lo studente acquisisca capacità di comunicare sia i risultati ottenuti sia i problemi incontrati.

Capacità di apprendere autonomamente
Il trasferimento delle conoscenze di base legate ai Fenomeni di Trasporto in Sistemi Biomedici permette allo studente di auto-apprendere applicando le informazioni acquisite nella risoluzione di problematiche anche non trattate a lezione.

Prerequisiti

Le propedeuticità obbligatorie sono indicate nel Regolamento didattico del Corso di studi.
In particolare, sono indispensabili le conoscenze impartite nei corsi di base della matematica, chimica e della fisica del primo anno della Laurea di base.

Contenuti

MODULO DI “FENOMENI DI TRASPORTO IN SISTEMI BIOMEDICI”
Termodinamica degli Equilibri Chimici e di Fase, Ingegneria Delle Reazioni Chimiche (7 h Lez. + 7 h Es.)
Condizioni di equilibrio in assenza di reazioni. Equilibrio in sistemi reagenti. Valutazione degli equilibri chimici. Velocità di reazione e struttura di un sistema reagente. Reazioni a catena e concetto di stadio lento.

Fondamenti dei Fenomeni di Trasporto di Materia (5h Lez. + 5h Es.)
Equazione generale di conservazione della materia. Modelli di diffusione. Analogie tra le equazioni costitutive. Diffusione in strato sottile ed in mezzo semi-infinito. Dispersione e convezione. Coefficienti di trasferimento materiale: analisi dimensionale e loro determinazione.

Reattori Ideali (4h Lez. + 4h Es.)
Apparecchiature a mescolamento perfetto e in flusso a pistone. Dimensionamento e verifica.

Assorbimento e Adsorbimento (6 h Lez. + 6 h Es.)
Assorbimento in assenza ed in presenza di reazione chimica. Struttura di un letto di adsorbimento. Materiali adsorbenti e resine a scambio ionico. Isoterme di adsorbimento e di scambio ionico. Correlazioni.

Apparecchiature Tipiche dell'Ing. Biomedica (3 h Lez. + 3 h Es.)
Dimensionamento e verifica.

Metodi Didattici

Modulo "Fenomeni di Trasporto in Sistemi Biomedici": Lezioni 25 ore, esercitazioni pratiche 25 ore



Verifica dell'apprendimento

La valutazione viene espressa in trentesimi, l'esame si svolge mediante prova scritta e orale. La prova scritta pesa sulla valutazione finale fino al 50 %.


Testi

D.O. Coooney – Biomedical Engineering Principles – Marcel Dekker – 1976
R.L. Fournier – Basic transport phenomena in biomedical engineering – Taylor and Francis – 1999
C. Gostoli – Primo corso di trasporto di material e reattoristica chimica – Pitagora Editrice Bologna - 2005

R. Pietrabissa “Biomateriali per Protesi e Organi Artificiali” Pàtron Editore;
M. Schiavello, L. Palmisano “Elementi di Chimica Organica” in “Fondamenti di Chimica” Cap. 20 Edises s.r.l. Editore
W.F. Smith “Esercizi di scienza e tecnologia dei materiali” McGraw-Hill

Altre Informazioni

Lavagna, Computer (slides in Power point)


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