Percorso didattico del Tecnico Superiore per la gestione e la verifica di impianti energetici. secondo l European Qualification Framework - EQF

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1 Percorso didattico del Tecnico Superiore per la gestione e la verifica di impianti energetici secondo l European Qualification Framework - EQF matrice EQF del Percorso in Sistemi Energetici Questa parte del percorso di studio ed addestramento del Tecnico Superiore Per la gestione e la verifica di impianti energetici riguarda il percorso di formazione di conoscenze, abilità e competenze utili alla. Dei Sistemi energetici. LIVELLO 5 Specifiche del livello CONOSCENZE Conoscenza teorica e pratica esauriente e specializzata, in un ambito di lavoro o di studio e consapevolezza dei limiti di tale conoscenza SPECIFICHE DEL LIVELLO ABILITÀ Una gamma esauriente di abilità cognitive e pratiche necessarie a dare soluzioni creative a problemi astratti COMPETENZE Saper gestire e sorvegliare attività nel contesto di attività lavorative o di studio esposte a cambiamenti imprevedibili; esaminare e sviluppare le prestazioni proprie e di altri

2 5.1: CONOSCENZE LIVELLO Conoscenze da acquisire: Il Piano formativo, della durata di 36 0re, è costituito unicamente da lezioni ed esercitazioni in presenza. Le lezioni/esercitazioni interesseranno: Sistemi Energetici (fruita mediante lezioni frontali teoriche e pratiche in laboratorio di simulazione) Richiami di termodinamica. Primo e secondo principio della termodinamica. Entropia Trasformazioni reversibili ed irreversibili Gas perfetti, reali e miscele. Cambiamenti di fase. Espressione delle variabili termodinamiche per i gas perfetti. Trasformazioni politropiche di gas perfetti. Piani termodinamici fondamentali. Rappresentazione grafica del lavoro e del calore. Miscele di aria e vapore. Definizioni; diagramma psicrometrico. Impianti a vapore: Descrizione del ciclo e dell impianto. Effetto dei principali parametri termodinamici su rendimento e potenza specifica. Surriscaldamento. Rigenerazione. Componenti: condensatori, scambiatori a superficie ed a miscela, torri di raffreddamento. Turbine a gas: descrizione dell'impianto e del ciclo termodinamico di riferimento. Effetto dei principali parametri termodinamici su rendimento e potenza specifica Ciclo rigenerato, post-combustione; cicli combinati gas-vapore Trasmissione del calore. Conduzione, conducibilità termica dei materiali. Pareti stratificate, Ponti termici; resistenze termiche equivalenti. Trasmissione del calore in tubazioni cilindriche Convezione Forzata e Naturale. Numeri adimensionali caratteristici. Correlazioni per la determinazione del coefficiente di convezione. Irraggiamento: leggi principali (Wien, Boltzmann). Corpi neri e corpi grigi. Emissività, assorbanza. Coesistenza di irraggiamento e convezione. Introduzione alla combustione (sistemi reattivi). Potere calorifico superiore ed inferiore. Eccesso d aria; rapporto di equivalenza. Stechiometria della combustione. Generatori di vapore. Tipologia: caldaie a tubi da fumo e a tubi d acqua. Sistemi di combustione. Rendimento dei generatori di vapore (metodo diretto ed indiretto) Cicli frigoriferi a compressione semplici e perfezionati. Caratteristiche e compatibilità ambientale dei fluidi frigoriferi

3 Cicli frigoriferi ad assorbimento. Descrizione dei componenti principali e delle miscele utilizzate (acqua-ammoniaca e acqua-bromuro di litio) Pompe di calore. Descrizione dei componenti principali e dei fluidi utilizzati per le pdc a compressione di vapore Efficienza in riscaldamento (COP) e in raffrescamento (EER) delle pdc a compressione di vapore. Efficienza in riscaldamento (GUE_H) e in raffrescamento (GUE_C) delle pdc ad assorbimento Tipologie di scambio con le sorgenti: aria-aria, aria-acqua, acqua(brine)-aria e acqua(brine)-acqua. Livello termico di sorgente fredda e calda ed effetto sulle prestazioni della pdc (istantanee /stagionali) Motori a combustione interna alternativi. Ciclo ideale e ciclo limite per accensione comandata e spontanea a quattro tempi. Ciclo reale e prestazioni. Bilancio energetico del motore. Valutazioni economiche di sistemi e componenti, casi studio Metodologia di apprendimento delle conoscenze: I contenuti formativi di questa fase sono acquisiti: a) mediante lezioni frontali d aula in presenza, che fruiscono, per la parte erogata con lezioni frontali a carattere pratico, di docenti e laboratori della scuola ITS. (cfr : durata 36 ore d aula) b) lezioni pratiche in laboratorio: le lezioni pratiche che sono previste dal percorso didattico (cfr : durata 30 ore di laboratorio o simulazione + 6 ore visite ad impianti) Verifica delle conoscenze Il conseguimento dei risultati di questa fase del processo formativo sarà dimostrato mediante: 1. il superamento di test a risposta multipla sulle materie oggetto del percorso di cui al punto Interrogazione e valutazione orale di relazioni scritte.

4 LIVELLO ABILITÀ Abilità da acquisire Il corso fornisce allo studente le basi per la valutazione e la verifica dei sistemi di conversione ed utilizzo dell'energia. Le abilità da acquisire si riferiscono, pertanto, alla capacità di eseguire, comprendere o procedere a: calcolare e valutare bilanci energetici dei sistemi effettuare lo studio di fattibilità di sistemi Saper conoscere e classificare i principali e comuni sistemi energetici, descriverne i principi di funzionamento dei vari componenti. Condurre bilanci energetici degli impianti valutarne le prestazioni degli impianti di conversione dell energia, tenendo conto delle caratteristiche delle macchine e componenti, e dei fluidi impiegati. saper valutare i pro ed i contro di varie soluzioni d impianto Saper individuare i sistemi energetici che si prestano al soddisfacimento di specifiche esigenze energetiche, tenuto conto del budget disponibile Saper individuare e verificare la fattibilità di sistemi in grado di soddisfare l esigenza dell utente Essere capace di redigere uno studio di fattibilità di un sistema energetico Saper fare semplici analisi economiche di ritorno economico degli investimenti connessi alla realizzazione di un sistema Metodologia di acquisizione delle abilità: I contenuti formativi (abilità) di questa fase saranno acquisiti mediante: laboratorio: le lezioni pratiche che sono previste dal percorso didattico, nelle sue componenti che si riferiscono alle abilità cognitive e pratiche di cui al punto ; in particolare: simulazione di sistema mediante software specifico indagine in campo sulle caratteristiche prestazionali di sistemi e componenti verifica COP pompa di calore. Verifica bilancio scambiatore di calore. Misura di conducibilità termica (cfr durata 30 ore di laboratorio o simulazione + 6 ore visite ad impianti) Stage: Le abilità, per specifici candidati, potranno essere ulteriormente conseguite mediante la frequenza, con attestato (da parte del tutor aziendale dello stage) di positiva fruizione, di stage formativi presso aziende specializzate nella progettazione e realizzazione di sistemi energetici.

5 5.2.3 Verifica delle abilità il conseguimento dei risultati di questa fase del processo formativo sarà dimostrato mediante gli esiti documentati: a) delle prove esercitazioni e verifiche in laboratorio, che documentano l abilità nell utilizzo della strumentazione tipica dell impiantistica termica b) di esercitazioni di laboratorio, mirate a verificare la capacità di riconoscere e saper utilizzare i diversi componenti, materiali, strumenti attrezzature, software usati nel processo di progettazione e messa in opera di sistemi energetici c) L eventaule frequenza con attestato(da parte del tutor aziendale dello stage) di positiva fruizione di stage formativi sull efficienza energetica in edilizia, in illuminotecnica, in acustica, (stage unico con quello previsto alla fase )

6 LIVELLO COMPETENZE Competenze da acquisire Alla conclusione del percorso teorico-pratico le competenze acquisite saranno quelle che permettono di: Condurre bilanci energetici degli impianti valutarne le prestazioni degli impianti di conversione dell energia, tenendo conto delle caratteristiche delle macchine e componenti, e dei fluidi impiegati. Saper individuare i sistemi energetici che si prestano al soddisfacimento di specifiche esigenze energetiche, tenuto conto del budget disponibile Saper individuare e verificare la fattibilità di sistemi in grado di soddisfare l esigenza dell utente Saper fare semplici analisi economiche di ritorno economico degli investimenti connessi alla realizzazione di un sistema Metodologia di acquisizione delle competenze Le competenze relative a questa fase saranno acquisite mediante: a) laboratorio: le lezioni pratiche in laboratorio che sono previste dal percorso didattico (cfr e )-, nelle sue componenti che si riferiscono alle competenze teoriche e pratiche di cui al punto b) Stage: la possibile frequenza, con attestato (da parte del tutor aziendale dello stage) di positiva fruizione, di stage formativi su sistemi e componenti finalizzati alla conversione ed utilizzo dell energia (stage unico con quello previsto alla fase Verifica delle competenze Il conseguimento dei risultati di questa fase conclusiva del processo formativo sarà dimostrato mediante un Esame finale Consiste in una prova scritta, una pratica ed una orale finalizzate alla verifica delle competenze di cui al punto L esame finale dovrà comprendere: Una prova scritta di elaborazione del bilancio di un impianto a pompa di calore

7 Prove di calcolo di termodinamica e fluidodinamica, di trasmissione del calore, valutazioni di ponti termici, ecc. Prove di calcolo di cicli termodinamici a gas, a vapore, frigoriferi L'esame orale verterà, oltre che sulle materie oggetto della fase di apprendimento 5.1.1, anche sulle lacune dimostrate nelle prove scritte ed orali del percorso didattico in presenza e in laboratorio La commissione esaminatrice sarà composta da esperti scelti tra i docenti del corso. CONDIZIONI DI AMMISSIONE ALL ESAME FINALE: compimento/superamento di tutte le fasi del percorso (dal al 5.3.2)

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