PIANO di LAVORO A. S. 2013/ 2014

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1 Nome docente ROMEO ANGELO Materia insegnata MACCHINE A FLUIDO Classe 5A sez. IPSIA Previsione numero ore di insegnamento ore complessive di insegnamento 132 di cui in compresenza di cui di sostegno Nome Ins. Tecn. Pratico Testo in adozione Adottati: ELEMENTI DI MECCANICA E MACCHINE A FLUIDO Ed. CALDERINI - Autore FERRIGNO MANUALE DI MECCANICA Ed.HOEPLI Autori CALIGARIS/FAVA/TOMASELLO Testi consigliati no si, indicare.. Dispense no si (allegare)

2 PIANO di LAVORO Punti della relazione Situazione di partenza Omissis... Osservazioni Finalità formative ed obiettivi didattici ed educativi Tecnico delle Industrie Meccaniche Competenze in uscita dal percorso di Macchine a Fluido N.B. Alcune sono comuni ad altre materie afferenti al Dipartimento di Meccanica. Riconoscere le principali unità di misura del Sistema Internazionale, i multipli ed i sottomultipli delle stesse ed effettuare le operazioni di trasformazione in modo corretto. Riconoscere le equazioni matematiche delle formule delle leggi studiate, sostituire i valori alle grandezze fisiche con le corrette unità di misura ed effettuare correttamente le operazioni. Saper definire le relazioni tra le principali funzioni trigonometriche. Saper calcolare le componenti dei vettori e le geometrie nel piano e nello spazio. Saper effettuare dei calcoli relativi a Forze, Momenti, spostamenti, velocità, accelerazioni su corpi fermi o in movimento. Sapere eseguire le operazioni elementari di calcolo delle spinte dei fluidi sui corpi e sulle paratie. Conoscere i diversi tipi di combustibile e saper calcolare la quantità di calore da esso ottenibile nella combustione. Distinguere i concetti di calore e di temperatura, conoscere il concetto di calore specifico, i tipi di trasmissione del calore e le loro leggi. Conoscere le leggi dei gas ed i principi della Termodinamica. Conoscere le principali trasformazioni termodinamiche e le grandezze di stato che in esse compaiono. Conoscere i cicli termodinamici chiusi ed aperti. Distinguere la pressione assoluta da quella relativa. Conoscere le leggi fondamentali dell'idrostatica e dell'idrodinamica.

3 Distinguere il moto dei liquidi nel caso ideale e nel caso reale. Conoscere le grandezze fondamentali che caratterizzano le macchine operatrici e quelle motrici. Conoscere le curve caratteristiche Saper dimensionare una macchina operatrice idraulica. Contenuti e strumenti Programma di MACCHINE a FLUIDO U.D. 1. Introduzione alle macchine a fluido. Concetto di sistema termodinamico e definizione degli scambi di L,Q,m,E. Classificazione generale delle tipologie di macchine a fluido. Concetto di rendimento di una macchina. Ripasso sulle Unità di misura e metodo di conversione. U.D. 2. Fluidostatica e fluidodinamica Proprietà dei fluidi comprimibili ed incomprimibili: parametri caratteristici. Teorema di Stevino. Energia totale delle particelle in idrostatica. Andamento idrostatico delle pressioni relative ed assolute. Spinta idrostatica su pareti verticali, inclinate, sul fondo e calcolo del centro di spinta del vettore della risultante delle forze distribuite sulle stesse. Principio di Archimede, Principio di Pascal, dei vasi comunicanti, torchio idraulico Moto dei liquidi in regime laminare e turbolento: numero di Reynolds e uso delle tavole. Principio di conservazione della portata ed equazione di continuità. Principio di conservazione dell energia totale delle particelle in idrodinamica (Teorema di Bernoulli per fluidi ideali). Perdite di carico concentrate e distribuite nelle condotte, legge di Darcy, uso delle tavole e dei coefficienti. Teorema di Bernoulli per i fluidi reali. Teorema di Torricelli Fori sottili e stramazzi. Condotte in pressione e canali. Applicazioni ed esercitazioni (strumenti per il calcolo di pressione, velocità, portata, perdite di carico). U.D. 3. Macchine idrauliche operatrici Classificazione delle macchine a fluido (motrici ed operatrici), principi di funzionamento e schemi costruttivi. Macchine volumetriche e turbomacchine. Classificazione delle pompe dinamiche: descrizione, calcolo della prevalenza, rendimenti parziali e totali, potenza utile e potenza assorbita, massima altezza stimata nell'installazione di una pompa. Le pompe centrifughe: funzionamento, campi di impiego; triangoli delle velocità in ingresso ed in uscita; curve caratteristiche delle pompe centrifughe, dell impianto e punto di funzionamento; leggi di affinità; regolazione; pompe centrifughe a singola e doppia aspirazione, mono e pluri stadio, in serie ed in parallelo; fenomeno della cavitazione e considerazioni relative all altezza di aspirazione; l avviamento.

4 Le pompe volumetriche: rotative; alternative a membrana deformabile e a stantuffo, parametri caratteristiche di quest ultima, diagrammi di funzionamento e curva di prevalenza manometrica Le pompe assiali Impianto o sistema idraulico servito da una pompa, collegamenti in serie ed in parallelo, punto di funzionamento, prevalenza e rendimento, altezza di aspirazione, cavitazione. Compressori (di gas) volumetrici e centrifughi: generalità, classificazione, schemi di funzionamento, dimensionamento di massima. U.D. 4. Macchine idrauliche motrici Considerazioni generali sulle macchine motrici idrauliche. Potenza e rendimenti nelle macchine motrici idrauliche. Il grado di reazione. Tipologie di turbine idrauliche. Le curve caratteristiche, e le curve di parzializzazione delle turbine idrauliche. La velocità specifica; campi di applicazione delle turbine idrauliche. Le turbine idrauliche ad azione: la turbina Pelton, i triangoli delle velocità e il suo dimensionamento di massima; le curve di parzializzazione Le turbine idrauliche a reazione: caratteristiche geometriche e di funzionamento, dimensionamento di massima, la regolazione; la turbina Francis, i triangoli di velocità; dalla turbina Francis alla Kaplan. U.D. 5. Fonti energetiche e combustibili Reazione di combustione teorica: rapporti stechiometrici tra combustibile e comburente. Combustibili: potere calorifico e classificazione. Potere calorifico superiore e inferiore U.D. 6. Termologia e Termodinamica Introduzione allo studio dei cicli termodinamici. Pareti e scambio di massa, lavoro, calore. Equilibrio termodinamico e trasformazioni. Quantità di calore, temperatura e calori specifici. Energia interna e primo principio della termodinamica. Entalpia, Entropia e secondo principio della termodinamica. Sistemi termodinamici chiusi ed aperti. Equazione di stato dei gas perfetti. Trasformazioni termodinamiche: isotermica, isometrica, adiabatica, isobara. Rappresentazione delle trasformazioni con diagrammi in funzione delle grandezze fisiche interessate (p-v; T-S). U.D. 7. Macchine a vapore Il vapore usato come gas. Ciclo termodinamico. Ciclo di Carnot diretto ed inverso. Macchine termiche, relazione con i cicli termodinamici, con il I e II principio della termodinamica e relativo rendimento. Trasmissione del calore: conduzione, convezione ed irraggiamento. Scambiatori di calore: classificazione e progetto. Generatori di vapore, Impianto a vapore, Ciclo di Rankine, trasformazioni e rendimento. La Cogenerazione U.D. 8. Macchine termiche motrici

5 I motori alternativi a combustione interna: generalità e classificazione Motori ad accensione comandata a 4 t: ciclo Otto e ciclo operativo teorico, ciclo indicato; il diagramma circolare della distribuzione; la distribuzione; l alimentazione a carburazione e a iniezione; Motori ad accensione comandata a 2 t: ciclo indicato e diagramma circolare della distribuzione Motori ad accensione spontanea a 4 t: ciclo diesel, ciclo operativo teorico, ciclo indicato e diagramma circolare della distribuzione, le caratteristiche generali e l alimentazione (da fare dopo l 1/6) Motori ad accensione spontanea a 2 t Ciclo Brayton... altri cicli ideali e reali. Motori a c.i.: espressioni dei rendimenti, della potenza e della coppia; curve caratteristiche e regolazione. La sovralimentazione del motore: impianto motore con turbina a gas. U.D. 9. Cicli frigoriferi Il ciclo frigorifero: schema fondamentale, applicazione, il COP. Protocollo di Kyoto e leggi nazionali. Il docente si riserva di integrare il presente piano con gli argomenti che riterrà opportuno inserire in corso d'anno entro la data del 15 maggio. Strumenti: Lezione frontale Lezione con ausilio di videoproiettore o LIM Laboratorio Macchine a Fluido Lavori di gruppo Programmazione (citare anche quali sono gli obiettivi minimi e la parte di programma necessaria per un eventuale passaggio da altro indirizzo) entro gennaio 2013 entro giugno 2013 (il docente può usare un maggior dettaglio temporale, se lo ritiene) Fino all'u.d.5 Il programma necessario per il passaggio da un altro indirizzo dovrà tenere conto degli argomenti che la classe ha affrontato fino al momento della valutazione dell'esaminato. Fino alla fine del programma Il programma necessario per il passaggio da un altro indirizzo dovrà tenere conto degli argomenti che la classe ha affrontato fino al momento della valutazione dell'esaminato.

6 Valutazione strumenti e modalità, criteri di valutazione e tempi delle verifiche Criteri di valutazione Aspetti esaminati in domande aperte, esercizi, domande a risposta sintetica: Conoscenza degli argomenti Comprensione: argomentazione e collegamenti logici Utilizzo e applicazione delle competenze tecniche Proprietà di linguaggio tecnico specifico e costruzione corretta e precisa di schemi, diagrammi e grafici N.B. (Fanno eccezione le domande con tipologia strutturata con alternativa di risposta, testi da completare che hanno un loro punteggio espresso ed indicato nella verifica stessa) Griglia di valutazione ( Le valutazioni verranno espresse in decimi, usando l intervallo 1-10.) Voto Conoscenza Comprensione Applicazione Esposizione 1-3 Gravemente lacunosa 4 Lacunose e frammentaria 5 Superficiale con qualche lacuna 6 Essenziale ma non approfondita 7 Abbastanza completa e approfondita 8 Completa e approfondita 9-10 Completa ed ampliata Limitata e confusa Confusa anche su argomenti elementari Incerta e parziale. Non completa, ma sufficiente Buona sulla maggior parte degli argomenti Precisa e completa Ottima anche sugli argomenti più complessi Nulla (incapacità ad applicare le minime conoscenze a semplici problemi) Stentata e parziale (esegue compiti semplici con molti errori) Gravemente carente Carente e imprecisa Abbastanza autonoma, ma conincerta e non sempre errori e frequenti imprecisioni corretta Adeguata a livelli semplici, ma con imprecisioni a livello appena più complessi Accettabile, pur con imprecisioni, anche a livelli più complessi Parzialmente corretta, ma non del tutto fluida ed appropriata Generalmente corretta, ma non del tutto esauriente Corretta, consapevole e sicura Chiara, fluida e ben anche su problemi complessi organizzata Sicura e precisa su tutte le procedure e metodologie apprese Efficace ed arricchita da rielaborazioni critiche e collegamenti Numero minimo di verifiche: almeno tre verifiche a quadrimestre (verifiche scritte e/o interrogazioni e/o test sulle conoscenze, anche parziali). Lo studente ha l obbligo di svolgere almeno il minimo delle prove di ogni periodo. Nel caso di assenza l insegnante valuterà se svolgere una prova di recupero scritta e/o orale a sua discrezione.

7 Attività di potenziamento e/o recupero Attività previste per l eccellenza L attività verrà svolta in itinere ogni qual volta il docente ne verifichi la necessità, prevedendo di utilizzare eventualmente pause didattiche, dividendo la classe per gruppi di livello: recupero e approfondimento; oppure mediante attività extracurricolari secondo le modalità stabilite dal CD e dal CDC in base alla normativa vigente. IMPEGNI DEGLI ALUNNI: durante la lezione l alunno deve prestare la massima attenzione alla spiegazione e/o alle esercitazioni, se gli argomenti esposti non dovessero risultare chiari ha il diritto/dovere di chiedere chiarimenti ed ulteriori spiegazioni; in laboratorio l atteggiamento degli alunni deve essere quanto mai responsabile: seguire le regole stabilite dall insegnante, osservando il regolamento del laboratorio; durante le verifiche è fatto assoluto divieto di comunicare e/o consultare materiale, ogni infrazione verrà sanzionata e influirà sulla valutazione dell elaborato; le consegne fissate dovranno essere rispettate con puntualità; gli eventuali ritardi saranno causa di penalizzazione nella valutazione complessiva del lavoro, le lezioni si devono frequentare con assiduità, in caso di assenza gli alunni devono documentarsi sul lavoro svolto in classe e su quello assegnato a casa; a casa gli alunni devono studiare quanto spiegato, riordinare il lavoro fatto a scuola e svolgere i compiti assegnati dal docente; gli esercizi dovranno essere svolti anche se non esatti (l insegnante verificherà i compiti di alcuni alunni scelti a caso); gli alunni devono organizzare il proprio lavoro in modo metodico e costante per l intera durata dell anno scolastico; gli alunni devono sempre portare il materiale: libro, quaderno e fogli protocollo per le verifiche; gli alunni devono provvedere all autocorrezione degli esercizi svolti alla lavagna. IMPEGNI DEL DOCENTE: l insegnante si impegna ad esprimere i concetti trattati nel modo più chiaro e semplice possibile, senza rifiutare richieste di ulteriori spiegazioni, a patto che l alunno abbia prestato e presti durante la spiegazione la dovuta attenzione; l insegnante si impegna a correggere gli esercizi assegnati, se dovesse risultare necessario; prima di ogni verifica sarà cura del docente precisare la tipologia delle prove proposte e gli argomenti oggetto di verifica; la prova può contenere un eventuale quesito a sorpresa per il raggiungimento della valutazione massima; di ogni verifica verranno chiariti i punteggi per i vari quesiti proposti; le verifiche saranno fissate con un congruo anticipo; la correzione e consegna di ogni elaborato avverrà possibilmente entro e non oltre i quindici giorni successivi; le verifiche non verranno annullate; l insegnante terrà conto dell andamento della classe per lo svolgimento della propria programmazione. Pinerolo, 15 novembre 2013 Il docente ROMEO Angelo Per accettazione gli studenti della classe:

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