PROGETTUALITA DIDATTICA DIPARTIMENTO

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1 Anno Scolastico2015/2016 Istituto Tecnico Tecnologico E. Barsanti Via dei Carpani 19/B Castelfranco V. ( TV ) Pag. 1 di 10 PROGETTUALITA DIDATTICA DIPARTIMENTO Disciplina SISTEMI E AUTOMAZIONE Classe 3^ Meccanica meccatronica DATI IN EVIDENZA IN PREMESSA (richiami al Regolamento dell Obbligo di Istruzione, alle Linee Guida del I, II Biennio e del Quinto Anno, al POF ed alla progettualità d Istituto) La programmazione dipartimentale viene stilata in ottemperanza delle Linee Guida del II Biennio e del Quinto Anno, al POF ed alla progettualità d Istituto METODOLOGIA E STRUMENTI Lezioni frontali integrate con attività laboratoriale, svolta in classe ed in laboratorio, al fine di consolidare i concetti teorici. Problemi proposti anche con metodo del problem-solving, incentivando inoltre il lavoro di gruppo. VERIFICHE (tipologia e numero per ogni Periodo) Tutte le verifiche devono contenere al loro interno i criteri di valutazione, giustificanti i punteggi assegnati e la valutazione attribuita Il dipartimento ha deliberato che le verifiche, consistenti in prove non strutturate (soluzione di problemi, interrogazioni orali, quesiti a risposta aperta, relazioni, ) e/o strutturate (quesiti a scelta multipla, a completamento con termini dati.) siano minimo 6 nel corso dell anno scolastico,tra orale e pratico e precisamente minimo 3 complessive nel primo periodo e minimo 3 complessive nel secondo periodo. Tutte le verifiche avranno griglia di valutazione allegata. PROVE COMUNI e/o PROVA ESPERTA (indicare classi e periodo di somministrazione) Le prove comuni e la eventuale prova esperta per la classi 3AMM, 3BMM, 3AEM saranno svolte come previsto dal POF ed indicativamente vengono somministrate nel secondo periodo. PROGETTI (sviluppo di contenuti/abilità disciplinari e/o interdisciplinari, attività laboratoriali, strutturazione di UDA) Per le classi 3^ si ripropongono sostanzialmente le UdA sviluppate gli scorsi anni scolastici. Si tratta della progettazione e successiva realizzazione in laboratorio macchine utensili di un semplice organo meccanico PROPOSTE DI AGGIORNAMENTO Sono in fase di analisi alcune proposte presentate da docenti del dipartimento.

2 Via dei Carpani 19/B Castelfranco V. ( TV ) Pag. 2 di 10 PROGETTUALITA di Sistemi e automazione CLASSI 3^ Mecc.-Meccatron N. ore settimanali 4 x 33 settimane = ore 132 N. ore previste = ore. N. ore effettive = ore. Competenze Abilità Conoscenze Tempi Modifiche a consuntivo 60 Applicare principi, leggi e metodi di studio dell elettrotecnic 1. Intervenire nelle diverse fasi e livelli del processo produttivo, dall ideazione alla realizzazione del prodotto, per la parte di propria competenza, utilizzando gli strumenti di progettazione, documentazione e controllo 2. Definire, classificare e programmare sistemi di automazione integrata e robotica a dell elettronica e Utilizzare i componenti logici di base riferiti a grandezze fisiche diverse, Grandezze elettriche, magnetiche e loro misura; componenti; leggi fondamentali di circuiti elettrici e magnetici: comportamento dei circuiti in c.c. e in c.a Metodi di studio dei circuiti al variare della frequenza e delle forme d onda. Filtri passivi. Sistemi monofase e trifase; potenza elettrica. Tipologie di strumentazione analogica e digitale. Principi e funzionamento di semiconduttori e loro applicazioni; circuiti raddrizzatori NEL DETTAGLIO Grandezze elettriche e relative unità di misura. Legge di Ohm e di Joule. Potenza in corrente continua. Componenti fondamentali (R,L,C). Caratteristiche degli strumenti di misura, criteri di inserzione e di utilizzo. Collegamenti serie, parallelo, a stella e a triangolo. Principi di Kirchoff, di sovrapposizione degli effetti, teorema di Thevenin. Condensatori: serie e parallelo, transitorio carica/ scarica condensatore. Elettromagnetismo: grandezze magnetiche e relative unità di misura, circuiti magnetici. Forze elettromagnetiche. Leggi dell induzione elettromagnetica. Autoinduzione e induttanza. Grandezze periodiche e alternate. Rappresentazione delle tensioni e correnti alternate isofrequenziali con numeri complessi (forma cartesiana e polare) Potenza in corrente alternata.. Analisi sperimentale e con software dedicato dei circuiti in c.c. e c. a. Rifasamento degli impianti elettrici. Analisi dei circuiti RC, RL, RLC al variare della frequenza. Filtri passivi passa alto, passa basso, passa banda. Sistemi trifase; stella e triangolo, potenza nei sistemi trifase simmetrici ed equilibrati, misura di potenza nei sistemi trifase. Semiconduttori e loro principali applicazioni: Diodi, circuiti raddrizzatori Funzioni e porte logiche elementari. Sistemi digitali fondamentali, combinatori e sequenziali. Metodi di sintesi delle reti logiche NEL DETTAGLIO: Principi dell'algebra di Boole. Operatori logici, variabili, regole di calcolo, tabella della verità, 40

3 Via dei Carpani 19/B Castelfranco V. ( TV ) Pag. 3 di 10 applicata ai processi produttivi Redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali comprendendone l analogia del funzionamento ed i limiti di impiego nei processi meccanici Progettare reti logiche e sequenziali e realizzarle con assegnati componenti elementari Applicare le tecniche di simulazione e di gestione di un processo automatico inerente alla pneumatica sintesi di un problema combinatorio, forma canonica congiuntiva e disgiuntiva, minimizzazione col metodo delle mappe di Karnaugh. Funzioni digitali di base combinatorie e sequenziali: AND, OR, NOT, NAND, NOR, EX-OR; circuiti integrati combinatori: semisommatore, sommatore, codificatore, decodificatore, selettore, distributore; memorie ad attivazione e disattivazione prevalente, flip-flop. Risoluzione di problemi logici combinatori e sequenziali con sviluppo di schemi e realizzazione in laboratorio mediante componentistica appropriata (pneumatica, elettrica a relè). Stesura di relazioni di documentazione del procedimento di soluzione di problemi combinatori e sequenziali semplici. Simulazione di circuiti combinatori e sequenziali con software dedicato. 3. intervenire nelle diverse fasi e livelli del processo produttivo, dall ideazione alla realizzazione del prodotto, per la parte di propria competenza, utilizzando gli strumenti di progettazione, documentazione e controllo redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali Utilizzare i programmi applicativi standard più adatti a redigere relazioni tecniche e a documentare e presentare attività svolte Applicare le tecniche di simulazione e di gestione di un processo automatico inerente alla pneumatica Foglio elettronico: ambiente di lavoro. Gli strumenti per il calcolo. La costruzione delle tabelle. Produzione di grafici. Soluzione di circuiti elettrici col foglio elettronico Software di presentazione. Utilizzo per documentare e presentare esercitazioni di laboratorio. Software di analisi e simulazione di circuiti elettrici e circuiti pneumatici e elettropneumatici 32

4 Via dei Carpani 19/B Castelfranco V. ( TV ) Pag. 4 di 10 Disciplina SISTEMI E AUTOMAZIONE Classe 4^ Meccanica meccatronica DATI IN EVIDENZA IN PREMESSA (richiami al Regolamento dell Obbligo di Istruzione, alle Linee Guida del I, II Biennio e del Quinto Anno, al POF ed alla progettualità d Istituto) La programmazione dipartimentale viene stilata in ottemperanza delle Linee Guida del II Biennio e del Quinto Anno, al POF ed alla progettualità d Istituto METODOLOGIA E STRUMENTI Lezioni frontali integrate con attività laboratoriale, svolta in classe ed in laboratorio, al fine di consolidare i concetti teorici. Problemi proposti anche con metodo del problem-solving, incentivando inoltre il lavoro di gruppo. VERIFICHE (tipologia e numero per ogni Periodo) Tutte le verifiche devono contenere al loro interno i criteri di valutazione, giustificanti i punteggi assegnati e la valutazione attribuita Il dipartimento ha deliberato che le verifiche, consistenti in prove non strutturate (soluzione di problemi, interrogazioni orali, quesiti a risposta aperta, relazioni, ) e/o strutturate (quesiti a scelta multipla, a completamento con termini dati.) siano minimo 6 nel corso dell anno scolastico, tra orale e pratico e precisamente minimo 3 complessive nel primo periodo e minimo 3 complessive nel secondo periodo. Tutte le verifiche avranno griglia di valutazione allegata. PROVE COMUNI e/o PROVA ESPERTA (indicare classi e periodo di somministrazione) La prova comune e la prova esperta per le classi 4^ saranno svolte come previsto dal POF, indicativamente saranno somministrate nel secondo periodo. PROGETTI (sviluppo di contenuti/abilità disciplinari e/o interdisciplinari, attività laboratoriali, strutturazione di UDA) Verrà proposto agli allievi lo svolgimento di una UDA riguardante la progettazione di una trasmissione meccanica. PROPOSTE DI AGGIORNAMENTO Sono in fase di analisi alcune proposte presentate da docenti del dipartimento.

5 Via dei Carpani 19/B Castelfranco V. ( TV ) Pag. 5 di 10 PROGETTUALITA di SISTEMI E AUTOMAZIONE CLASSE 4 A/BMM N. ore settimanali 3 x 33 settimane = ore 99 N. ore previste = ore. N. ore effettive = ore. Competenze Abilità Conoscenze Tempi Modifiche a consuntivo 1. Valutare come varia il 18 comportamento dell aria compressa al variare dei parametri caratteristici degli impianti che la producono e degli utilizzatori 1. Intervenire nelle diverse fasi e livelli del processo produttivo, dall ideazione alla realizzazione del prodotto, per la parte di propria competenza, utilizzando gli strumenti di progettazione, documentazione e controllo 2. Definire, classificare e programmare sistemi di automazione integrata e robotica applicata ai processi produttivi Redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali 2. Disegnare simboli pneumatici 1. Descrivere graficamente il ciclo di lavoro di una macchina automatica. 2. Riconoscere i segnali presenti nei cicli sequenziali. 3. Riconoscere i vari tipi comando pneumatico. Disegnare circuiti pneumatici MODULO 1: Componenti Pneumatici Unità 1 Aria compressa 1.1 L aria compressa Proprietà dell aria 1.2 Produzione di aria compressa 1.3 Trattamento dell aria compressa 1.4 Distribuzione dell aria compressa Unità 2 Elementi di lavoro pneumatico 2.1 Elementi di lavoro pneumatici 2.2 Attuatori lineari - Possibili applicazioni 2.3 Attuatori rotanti 2.4 Manipolatori pneumatici Unità 3 Elementi di comando e di pilotaggio 3.1 Controllo direzionale 3.2 Controllo della portata e della pressione 3.3 Valvole di controllo della portata e della pressione 3.4 Valvole speciali MODULO 2: Tecniche di comando pneumatico Unità 1 Comandi automatici 1.1 Definizioni fondamentali 1.2 Elementi di architettura dei comandi Unità 2 Circuiti pneumatici fondamentali 2.1 Modelli grafici per la descrizione dei circuiti pneumatici 2.2 Circuiti di comando degli attuatori a semplice effetto e a doppio effetto 2.3 Regolazione della velocità degli attuatori 2.4 Comandi temporizzati 2.5 Esercitazioni di laboratorio di pneumatica 20

6 Via dei Carpani 19/B Castelfranco V. ( TV ) Pag. 6 di intervenire nelle diverse fasi e livelli del processo produttivo, dall ideazione alla realizzazione del prodotto, per la parte di propria competenza, utilizzando gli strumenti di progettazione, documentazione e controllo redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali 1. Riconoscere i vari tipi di comando elettrico 2. Disegnare schemi elettrici funzionali 3. Disegnare schemi elettropneumatici Unità 3 Cicli sequenziali senza segnali bloccanti 3.1 Modelli descrittivi dei cicli di lavoro e delle macchine sequenziali 3.2 Analisi dei segnali di comando 3.3 Cicli senza segnali bloccanti: tecnica diretta e tecnica dei collegamenti 3.4 Analisi funzionale 3.5 Esercitazione di laboratorio di pneumatica Unità 4 Cicli sequenziali con segnali bloccanti e corse ripetute 4.1 Cicli con segnali bloccanti: tecnica dei collegamenti e tecnica della cascata 4.2 Il Grafcet 4.3 Tecnica del sequenziatore 4.4 Cicli ripetuti con segnali ripetuti Esercitazione di laboratorio di pneumatica MODULO 3: Tecniche di comando elettropneumatico Unità 1 Componentistica elettropneumatica 1.1 Elettrovalvole 1.2 Componenti elettromeccanici per gruppo di comando elettrico Unità 2 Circuiti elettropneumatici 2.1 Comando degli attuatori a semplice effetto ed a doppio effetto 2.2 Realizzazione di operazioni logiche 2.3 Comandi elettrici temporizzati 2.4 Esercitazione di pneumatica. Unità 3 Realizzazione di sequenze con tecnologia elettropneumatica 3.1 Cicli di un solo attuatori Cicli con due o più attuatori realizzati con tecnica diretta 3.3 Comando elettrico di cicli con corse contemporanee 3.4 Comando elettrico di cicli con segnali bloccanti 3.5 Cicli con segnali bloccanti e corse temporizzate. 3.6 Confronto tra tecnologia pneumatica ed 16

7 Via dei Carpani 19/B Castelfranco V. ( TV ) Pag. 7 di 10 elettropneumatica Unità 4 Realizzazione elettrica dei comandi di emergenza 4.1 Cicli di un solo attuatore 4.2 Cicli di due o più attuatori Esercitazione di pneumatica MODULO 4: Componentistica oleodinamica Unità 1 Produzione di energia idraulica 1.1. Richiami elementi di meccanica dei fluidi 1.2. Proprietà dei fluidi idraulici 1.3. Centraline oleodinamiche Unità 2 Componenti dei sistemi oleodinamici 2.1. Attuatori lineari e rotanti 2.2. Elementi di comando e di controllo: valvole di regolazione della pressione, della direzione e della pressione Accumulatori MODULO 5: Tecniche di comando oleodinamiche Unità 1 Circuiti oleodinamici fondamentali 1.1 Circuiti di alimentazione 1.2 Circuiti di comando degli attuatori 1.3 Circuiti di regolazione della velocità 1.4 Circuiti rigenerativi 1.5 Circuiti aperti e chiusi 1.6 Unità 2 Comandi automatici oleodinamici 2.1 Realizzazione di cicli sequenziali 2.2 Realizzazione di movimenti sincronizzati Comandi elettroidraulici MODULO 6: Macchine elettriche Unità 1 Generalità sulle macchine elettriche 1.1 Definizioni e classificazione 1.2 Struttura delle macchine rotanti e tipi di servizio 1.3 Rendimento di una macchina elettrica 1.4 Richiami di dinamica del moto rotatorio 1.5 Caratteristiche di funzionamento di una macchina elettrica e dati di targa

8 Via dei Carpani 19/B Castelfranco V. ( TV ) Pag. 8 di 10 Unità 2 Trasformatori 2.1 Trasformatore monofase 2.2 Trasformatori trifase 2.3 Esercitazione di laboratorio. Unità 3 Macchine rotanti a corrente alternata 3.1 Principio di funzionamento 3.2 Alternatori 3.3 Motori asincroni monofase e trifase Unità 4 Macchine rotanti a correnti alternate 4.1 Principio di funzionamento e caratteristiche costruttive 4.2 Dinamo 4.3 Motori a corrente continua: motori a collettore motori Brushless Motori lineari Disciplina SISTEMI E AUTOMAZIONE Classe 5^ Meccanica meccatronica DATI IN EVIDENZA IN PREMESSA (richiami al Regolamento dell Obbligo di Istruzione, alle Linee Guida del I, II Biennio e del Quinto Anno, al POF ed alla progettualità d Istituto) La programmazione dipartimentale viene stilata in ottemperanza delle Linee Guida del e del Quinto Anno, al POF ed alla progettualità d Istituto METODOLOGIA E STRUMENTI Lezioni frontali integrate con attività laboratoriale, svolta in classe ed in laboratorio, al fine di consolidare i concetti teorici. Problemi proposti anche con metodo del problem-solving, incentivando il lavoro di gruppo. Nell attività di laboratorio si farà uso delle attrezzature disponibili e di software di simulazione. VERIFICHE (tipologia e numero per ogni Periodo) Tutte le verifiche devono contenere al loro interno i criteri di valutazione, giustificanti i punteggi assegnati e la valutazione attribuita Il dipartimento ha deliberato che le verifiche, consistenti in prove non strutturate (soluzione di problemi, interrogazioni orali, quesiti a risposta aperta, relazioni, ) e/o strutturate (quesiti a scelta multipla, a completamento con termini dati.) siano minimo 6 nel corso dell anno scolastico,tra orale e pratico e precisamente minimo 3 complessive nel primo periodo e minimo 3 complessive nel secondo periodo. Tutte le verifiche avranno griglia di valutazione allegata. PROVE COMUNI e/o PROVA ESPERTA (indicare classi e periodo di somministrazione) Non prevista prova comune, non essendoci classi parallele. Prova esperta come previsto dal POF, rivolta alla classe 5AMM da effettuarsi nel secondo periodo.

9 Via dei Carpani 19/B Castelfranco V. ( TV ) Pag. 9 di 10 PROGETTI (sviluppo di contenuti/abilità disciplinari e/o interdisciplinari, attività laboratoriali, strutturazione di UDA) L UDA, al momento ancora in fase di definizione definitiva, riguarda lo studio e la realizzazione delle pale di una turbina Pelton. Si attiveranno competenze trasversali che coinvolgono tutte le discipline di indirizzo PROPOSTE DI AGGIORNAMENTO Sono in fase di analisi alcune proposte presentate da docenti del dipartimento. PROGETTUALITA di Sistemi e automazione CLASSE 5^ A,B MM N. ore settimanali 3 x 33 settimane = ore 99 N. ore previste = ore. N. ore effettive = ore. Competenze Abilità Conoscenze Tempi Modifiche a consuntivo 1. definire, classificare e programmare sistemi di automazione integrata e robotica applicata ai processi produttivi intervenire nelle diverse fasi e livelli del processo produttivo, dall ideazione alla realizzazione del prodotto, per la parte di propria competenza, utilizzando gli strumenti di progettazione, documentazione e controllo redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali Identificare le tipologie dei sistemi di movimentazione con l applicazione alle trasmissioni meccaniche, elettriche Analizzare e risolvere semplici problemi di automazione mediante programmazione del PLC. Principi di funzionamento e caratteristiche dei principali motori elettrici. L accoppiamento motore-carico: curve caratteristiche, campo di funzionamento del motore e curva caratteristica del carico. Scelta del motore/riduttore e eventuale inverter. Confronto tra logica cablata e logica programmabile. PLC: caratteristiche, architettura funzionale, funzionamento; PLC monoblocco e modulari. Moduli di input e di output. PLC sincrono/asincrono. Tempi di reazione. Caratteristiche, architettura funzionale dei PLC in dotazione al laboratorio. Campi di applicazione. Criteri tecnici ed economici. Programmazione. Linguaggio Ladder Comandi per sequenze di cilindri a doppio effetto senza e con segnali bloccanti. Uso dei temporizzatori/contatori Stesura e documentazione del programma Realizzazione in laboratorio di circuiti con PLC ed a tecnologia mista definire, classificare e programmare sistemi di automazione integrata e robotica applicata ai processi produttivi intervenire nelle diverse fasi e livelli del processo produttivo, dall ideazione Applicare i principi su cui si basano i sistemi di regolazione e di controllo. Rappresentare un sistema di controllo mediante schema a Sistema; ingressi, uscite, parametri. Algebra dei sistemi a blocchi, blocchi in serie, parallelo, in retroazione. Controllo ad anello aperto e ad anello chiuso. Cenni sui criteri di stabilità. Regolatori P (proporzionali), PI (proporzionale-integrale) PID 29

10 Via dei Carpani 19/B Castelfranco V. ( TV ) Pag. 10 di 10 alla realizzazione del prodotto, per la parte di propria competenza, utilizzando gli strumenti di progettazione, documentazione e controllo redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali blocchi e definirne il comportamento mediante modello matematico. Individuare nei cataloghi i componenti reali per agire nel controllo di grandezze fisiche diverse Riconoscere, descrivere e rappresentare schematicamente le diverse tipologie dei robot. Distinguere i diversi tipi di trasmissione del moto, organi di presa e sensori utilizzati nei robot industriali. Utilizzare le modalità di programmazione e di controllo dei robot. (proporzionale-integrale-derivativo) Componenti di un sistema di controllo: sensori, rilevatori, trasduttori, attuatori. Trasduttori: campo di misura, curva caratteristica, sensibilità, risoluzione, linearità, isteresi. Trasduttori di: posizione analogici (potenziometro); posizione digitali (encoder assoluti e incrementali); velocità (dinamo tachimetriche e encoder di velocità) temperatura (termoresistenze, termocoppie, pirometri Architettura funzionale dei robot. Classificazione funzionale: Manipolatori; Robot sequenziali, robot a controllo numerico, robot intelligente Tipologie costruttive: gradi di libertà, basamenti, bracci, organi di presa, area di lavoro. Sistemi di visione: hardware, interfacciamento con i robot. Elementi di programmazione: basi matematiche, linguaggi di programmazione, metodi di programmazione. 30 Castelfranco Veneto, Il Responsabile di Dipartimento prof. Dolzan Isidoro