PIANO DI LAVORO A.S. 2013/2014. Tecnologie e Progettazione di Sistemi Elettrici ed Elettronici Classe 4^ sez.a Elettrotecnica

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1 Tecnologie e Progettazione di Sistemi Elettrici ed Elettronici Classe 4^ sez.a Elettrotecnica PRESENTAZIONE DEL CORSO E SVILUPPO TEMPORALE DELLE UNITÀ DI APPRENDIMENTO: Il corso di Tecnologie e Progettazione di Sistemi Elettrici ed Elettronici (T.P.S.E.E.) viene presentato nel rispetto delle finalità del programma ministeriale, introducendo gli allievi alle varie problematiche, sia di tipo teorico, che tecnico con scelta di possibili soluzioni a problemi specifici reali. Il corso proposto, attraverso una esperienza pratica di elaborazione e calcolo numerico, si è prefissato lo scopo di condurre gli allievi all esecuzione progettuale con l uso di mezzi tradizionali e di personal computer come sistema di elaborazione dati, foglio elettronico, sviluppo grafico, di word processing e per la soluzione di problematiche di tipo elettrico, ma anche meccanico e sistemico. Il corso è stato orientato verso le problematiche delle installazioni civili, commerciali ed industriali con impianti gestiti in bassa tensione, non trascurando però quelle relative alla produzione (centrali tradizionali e centrali che sfruttino fonti rinnovabili), al trasporto dell energia elettrica con cenni per la media tensione per quel che riguarda le cabine di trasformazione, tutti elementi finalizzati alla progettazione nel campo degli impianti elettrici nei vari tipi di strutture. Non secondario l interesse per i problemi legati alla sicurezza degli operatori e degli utenti in genere, vengono presentate discusse e applicate tutte le leggi di settore e tutte le norme nazionali ed internazionali di riferimento a seconda della tipologia del progetto che può essere realizzato per ambienti normali, ambienti a maggior rischio in caso di incendio, ambienti in ambito commerciale aperti al pubblico, ambienti industriali in genere, ambienti ad uso medico. Per lo sviluppo temporale delle singole unità di apprendimento relativamente alla formazione prevista per questo anno del corso di studi, si procede secondo l ordine di presentazione sottoesposto: No. Titolo Periodo Ore 1 Componenti e dispositivi nel settore elettrico industriale e dell automazione Set-Nov 21 2 Fondamenti di automazione in logica cablata Nov-Feb 33 3 L automazione industriale in logica cablata Feb-Mar 20 4 Progettazione e implementazione di impianti elettrici di automazione e industriali Mar-Mag 15 5 La progettazione illuminotecnica Mag-Giu 10 Qualora ritenuto necessario si attueranno periodi di sospensione didattica, con opportuna segnalazione agli allievi e al dirigente scolastico, sia nel primo che nel secondo quadrimestre, per ottimizzare il processo di apprendimento di tutti i componenti la classe. Il numero di ore settimanali a disposizione è di tre, tutte sviluppate in laboratorio di TDP con la presenza dell insegnate tecnico-pratico.

2 MOTIVAZIONE DELL INTERVENTO DIDATTICO (finalità della disciplina - come si colloca all interno del percorso di studi - come contribuisce alla formazione della persona) Tecnologie e Progettazione di Sistemi Elettrici ed Elettronici (T.P.S.E.E.) è una disciplina di sintesi, principalmente mirata al conseguimento delle seguenti finalità: 1) far acquisire, attraverso un'attività progettuale rivolta ad uno specifico ambito tecnologico, capacità generali di sintesi e di organizzazione; 2) far acquisire, con un'impostazione didattica che procede per progetti, capacità di sistematizzazione delle conoscenze tecnologiche caratteristiche dell'indirizzo; 3) fornire capacità specifiche di rivisitazione e riorganizzazione di contenuti appresi in altre discipline, necessari per condurre in modo completo un progetto specifico. Al termine del corso l'allievo, affrontando problemi di complessità crescente, dovrà. acquisire conoscenze e operatività specifiche connesse ai passi tipici della progettazione: 1. posizione del problema e documentazione sull'oggetto dei progetto; 2. scelta di una possibile soluzione e individuazione delle componenti tecnologiche e degli strumenti operativi occorrenti; 3. documentazione specifica su materiali e componenti ed organizzazione delle risorse disponibili e reperibili (con particolare riferimento agli aspetti tecnici ed economici); 4. stesura di preventivi di massima; 5. progetto esecutivo; 6. realizzazione e collaudo; 7. produzione di documentazione d'uso. COMPETENZE E CONOSCENZE! Conoscere i principali componenti degli impianti di automazione ed i circuiti base di comando! Conoscere le funzioni fondamentali di un programma per il disegno assistito al computer! Conoscere le principali apparecchiature elettromeccaniche di manovra e protezione, la normativa di riferimento e gli schemi funzionali e di potenza relativi a semplici impianti per il controllo di motori asincroni trifasi con relativa documentazione! Saper identificare il tipo di schema relativo a impianti industriali, secondo le diverse classificazioni;! Saper disegnare schemi di impianti di automazione industriale, secondo le Norme CEI-UNEL.! Sviluppare capacità di sintesi ed organizzazione e di comunicazione del lavoro svolto; NUMERO E TIPOLOGIA DELLE PROVE DI VERIFICA PREVISTE! Almeno due verifiche per quadrimestre secondo quanto previsto dalla programmazione del CDC.! Le tipologie di prova che saranno utilizzate, potranno essere: a) Orali b) Scritte c) Grafiche d) Pratiche e) Strutturate f) Relazioni e/o Progetti

3 STRATEGIE DIDATTICHE PREVISTE PER FAVORIRE E MIGLIORARE I PROCESSI DI APPRENDIMENTO (anche eventuali lavori interdisciplinari) Per la natura interdisciplinare di questo insegnamento, l impostazione didattica prevalente sarà per progetti con l uso delle metodologie dello studio del caso, della simulazione e della ricerca di gruppo. Le altre strategie didattiche, quali la lezione dialogata e la lezione frontale saranno utilizzate per introdurre, richiamare e puntualizzare le conoscenze disciplinari descritte nei macroargomenti e quelle pluridisciplinari necessarie per la conduzione del progetto. In particolare si ricordano le seguenti metodologie: a) Lezioni frontali con approccio sistemico; b) Impostazione didattica di esercitazioni di cablaggio a difficoltà crescente riguardo la complessità di funzionamento e delle apparecchiature utilizzate; c) Esercitazioni e lavori di gruppo guidati dall insegnante; d) Utilizzo di manuali e documentazione tecnica specifica delle apparecchiature utilizzate per applicazioni nell impiantistica elettrica civile; e) Utilizzo di supporti informatici per la realizzazione degli schemi elettrici e delle relazioni a corredo delle esercitazioni pratiche, per la verifica degli argomenti svolti e per la scelta e il dimensionamento delle apparecchiature; f) Conferenze e visite ad aziende. MATERIALI E SUPPORTI DIDATTICI UTILI a) Libro di testo b) Dispense c) Filmati d) Componenti e strumenti per le esercitazioni pratiche, relativi a ciascun modulo e) Videoproiettore f) Cataloghi tecnici g) Programmi applicativi. INTERVENTI INTEGRATIVI Si prevedono fasi di recupero in itinere al fine dare la possibilità di recupero agli studenti che presentano situazioni didattiche non soddisfacenti.

4 UNITA DI APPRENDIMENTO N.1 Componenti e dispositivi nel settore elettrico industriale e dell automazione Periodo: Settembre-Novembre Ore di lezione: 21! Conoscenza della principali grandezze elettriche! Conoscenza delle relazioni principali dell elettrotecnica! Principio di funzionamento e parametri caratteristici dei relè! Forme costruttive e tipi di contatto dei relè! Contattori, caratteristiche costruttive, cicli di manovra, autoconsumo, contatti principali ed ausiliari! Scelta dei teleruttori in base alle categorie d impiego! Temporizzatori! Tipi di interruttore e caratteristiche funzionali! Sezionatori e interruttori per impianti a bassa tensione! Fusibili! Apparecchi di misura delle grandezze elettriche! Apparecchiature ausiliarie di comando e segnalazione! Esercitazioni pratiche per il disegno di schemi elettrici e nozioni per la realizzazione del cablaggio: o Segni grafici per impianti elettrici. o Lettere di riferimento per la designazione dei componenti secondo le norme CEI. o Marcatura dei morsetti di apparecchi secondo le norme CEI o Marcatura per conduttori particolari. o Identificazione morsetti delle bobine, relè termici, contatti ausiliari secondo norme CEI o Colori degli indicatori luminosi e dei pulsanti e loro significato secondo le norme CEI o Tipi di schemi elettrici: schema multifilare di potenza e ausiliario di comando funzionale o Accensione di gruppi di lampade tramite relè o Uso combinato di relè o Accensione di gruppi di lampade tramite contattore! Conoscere la costituzione base dei contattori e il principio di funzionamento! Conoscere il comportamento dei contattori inseriti in un circuito! Conoscere le applicazioni di base che prevedono l impiego dei contattori! Saper scegliere le apparecchiature in funzione del loro impiego nel campo elettrico! Saper leggere ed interpretare schemi elettrici di semplici impianti industriali! Saper realizzare i cablaggi delle apparecchiature in funzione del loro impiego nel campo elettrico

5 UNITA DI APPRENDIMENTO N.2 Fondamenti di automazione in logica cablata Periodo: Novembre-Febbraio Ore di lezione: 33! Aver raggiunto gli obiettivi minimi del modulo precedente! Conoscenza delle leggi fondamentali dell elettrotecnica.! Il trasformatore: tipi di avvolgimenti, collegamenti e caratteristiche! Il motore asincrono trifase: principio di funzionamento! Tipi di avvolgimenti di un motore asincrono trifase (induttori e indotti). La morsettiera! Protezione di un motore asincrono trifase da cortocircuiti e sovraccarichi tramite: o inserzione di fusibili e di un relè termico o coordinamento tra relè termico e fusibili; o inserzione di un interruttore automatico magnetotermico;! Esercitazioni pratiche per il cablaggio dei seguenti circuiti di automazione e il disegno dei relativi schemi elettrici (anche con applicativi CAD): o Teleavviamento di un M.A.T. (a gabbia) da uno e due punti completo di segnalazioni o Teleavviamento ad impulsi di un M.A.T. (a gabbia) o Teleavviamento indipendente di due M.A.T. (a gabbia), Sistemi di interblocco o Teleinvertitore di marcia di un M.A.T. con comando manuale completo di segnalazioni o Teleinvertitore di marcia di un M.A.T. con blocco sui pulsanti o Teleinvertitore di marcia di un M.A.T. con temporizzatore o Teleavviamento di due M.A.T. in sequenza prefissata! Conoscere le apparecchiature di comando e di saperle descrivere dal punto di vista costruttivo! Conoscere la costituzione del circuito di potenza per comando e protezione dei motori! Conoscere la costituzione dei dispositivi di protezione dai sovraccarichi e dai corto circuito! Conoscere le caratteristiche di intervento dei dispositivi di protezione! Saper scegliere le apparecchiature in base alle caratteristiche elettriche utilizzando i cataloghi! Saper individuare correttamente i terminali delle apparecchiature impiegate! Saper rappresentare gli schemi per l alimentazione dei motori comprensivi dei dispositivi di protezione! Saper interpretare le curve relative all avviamento e alla protezione! Saper risolvere dei semplici circuiti di comando in base alle richieste e specifiche fornite! Saper realizzare i cablaggi di semplici logiche di automazione

6 UNITA DI APPRENDIMENTO N. 3 L automazione industriale in logica cablata Periodo: Febbraio-Marzo Ore di lezione: 20! Aver raggiunto gli obiettivi minimi del modulo precedente.! I trasduttori di posizione. Il finecorsa: funzione e tipologie costruttive! Trasduttori di segnale per indicazione di: livello, flusso, temperatura, pressione! Esercitazioni pratiche per il cablaggio dei seguenti circuiti di automazione e il disegno dei relativi schemi elettrici (anche con applicativi CAD): o Teleinvertitore con arresto alle posizioni estreme e marcia automatica avanti-indietro con finecorsa o Impianto di sollevamento acqua con l impiego di finecorsa o Teleinversione di un carrello provvisto di finecorsa con arresto alle posizioni estreme o Impianto per cancello elettrico automatico scorrevole, apertura, chiusura, segnalazione o Teleavviatore stella-triangolo per un M.A.T. o Teleinvertitore di un M.A.T. con avviatore stella-triangolo! Conoscere le apparecchiature di trasduzione e saperle descrivere dal punto di vista costruttivo! Conoscere le regole per tracciare diagrammi corsa tempo e di attivazione degli attuatori elettrici! Conoscere i principali segni grafici per la rappresentazione degli schemi di comando e di potenza! Saper scegliere i componenti idonei allo sviluppo di una determinata automazione! Saper consultare i cataloghi delle ditte costruttrici! Saper individuare un semplice guasto sull impianto consultando schemi elettrici e utilizzando strumenti appropriati! Saper eseguire il cablaggio di un semplice impianto di automazione industriale assegnato! Saper realizzare le varie tipologie di schemi con uso di adeguato software

7 UNITA DI APPRENDIMENTO N.4 Progettazione e implementazione di impianti elettrici di automazione e industriali Periodo: Marzo-Maggio Ore di lezione: 15! Conoscenza della principali grandezze elettriche! Conoscenza delle relazioni principali dell elettrotecnica! Aver raggiunto gli obiettivi minimi del modulo precedente.! Progettazione e dimensionamento di impianti elettrici in b.t.! Rifasamento degli impianti utilizzatori! Riferimenti tecnici e normativi! Cenni per la programmazione dei controllori logici programmabili (PLC)! Rappresentazione e documentazione di un progetto! Rischio, pericolo, sicurezza e affidabilità! Dispositivi di protezione! Rischio elettrico! Normativa sulla sicurezza! Software dedicato alla rappresentazione grafica! Cenni di economia aziendale! Struttura organizzativa di azienda! Rappresentazione dei processi! Ciclo di vita di un prodotto! Conoscere le principali grandezze elettriche! Conoscere le relazioni analitiche che intercorrono tra le principali grandezze elettriche! Conoscere le caratteristiche principali degli schemi elettrici industriali/automazione! Saper scegliere il tipo di componente elettrico.! Saper progettare un semplice impianto industriale/automazione in funzione della destinazione dei locali e delle necessità di lavorazioni richieste! Saper consultare i cataloghi

8 UNITA DI APPRENDIMENTO N.5 La progettazione illuminotecnica Periodo: Maggio-Giugno Ore di lezione: 10! Conoscenza delle principali grandezze fisiche e delle relative unità di misura! Conoscenza della principali grandezze elettriche! Conoscenza delle relazioni principali dell elettrotecnica! Grandezze fotometriche, definizioni, unità di misura.! Metodi di calcolo illuminotecnico, metodo del flusso totale.! Esempi di calcolo per illuminazione di interni.! Tipi di lampade: incandescenza, alogene, scarica. Lampade fluorescenti, a basso consumo, vapori di mercurio, sodio alta e bassa pressione.! Apparecchi illuminanti, ottiche, classificazioni, rendimento! Tipi di illuminazioni e norme UNI per il progetto illuminotecnico! Verifiche sugli impianti di illuminazione! Esercitazioni pratiche con l uso di software applicativi per la progettazione illuminotecnica di ambienti interni.! Conoscere le principali grandezze fotometriche! Conoscere le relazioni analitiche che intercorrono tra le principali grandezze fotometriche! Conoscere le caratteristiche principali delle sorgenti di luce artificiale! Saper scegliere il tipo di sorgente di luce artificiale in funzione dell ambiente da illuminare.! Saper progettare un semplice impianto di illuminazione per interni in funzione della destinazione dei locali e delle necessità di lavorazioni richieste! Saper consultare i cataloghi