PROGRAMMAZIONE DISCIPLINARE ( modulo redatto da prof. A. Rossi)

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1 DISCIPLINA...IMPIANTI TERMOTECNICI... A.S. 2012/2013 di dipartimento individuale del/i docente/i per la/e classe/i 4^ TSE 1) PREREQUISITI Saper eseguire dei semplici calcoli matematici. Saper invertire una formula matematica. Conoscere le unità di misura del sistema internazionale. Conoscere il concetto di massa, peso, area, volume. Conoscere il concetto di energia potenziale e cinetica, lavoro e potenza. Conoscere gli argomenti fondamentali della idrostatica ed idrodinamica. Avere acquisito il concetto di potenza nel moto rotatorio. Conoscere gli argomenti fondamentali della idrostatica ed idrodinamica. Avere acquisito e raggiunto gli obiettivi relativi alla trasmissione del calore. Conoscere i concetti di pressione e temperatura. Conoscere gli effetti del calore sui corpi. Conoscere gli argomenti principali della calorimetria. Avere acquisito i concetti della chimica della combustione. 2) SITUAZIONE DI PARTENZA DELLA CLASSE (da compilare solo per la programmazione individuale) 2.1) MODALITÀ DELLA RILEVAZIONE Test di ingresso Fase di accoglienza condivisa a livello di Istituto (classi prime) Presa visione del lavoro svolto l anno precedente Revisione del lavoro estivo e relativa valutazione Ripasso e relativa valutazione Brevi sondaggi Altro (specificare) 2.2) TEMPI DELLA RILEVAZIONE 2.3) VALUTAZIONE DELLA RILEVAZIONE 2.4) MODALITÀ DI RECUPERO DELLE EVENTUALI LACUNE EVIDENZIATE 3) COMPETENZE TRASVERSALI CUI CONCORRE L INSEGNAMENTO da acquisire/consolidare Numero Descrizione 1 Comunicare 2 Risolvere problemi 3 Individuare collegamenti e relazioni 4 Progettare 1

2 5 Acquisire e interpretare l informazione 6 Imparare a imparare 7 Collaborare e partecipare 8 Agire in modo autonomo e responsabile 4) COMPETENZE DISCIPLINARI da acquisire / consolidare Numero Descrizione 1 E in grado di individuare e risolvere problematiche di idrostatica 2 E in grado di applicare correttamente i criteri dell idrodinamica 3 E in grado di eseguire il dimensionamento e la scelta di una macchina operatrice nel contesto impiantistico 4 E in grado di distinguere una macchine motrice da una operatrice 5 E in grado di classificare, dimensionare e scegliere correttamente uno scambiatore di calore 6 E in grado di applicare le normative vigenti 7 E in grado di rappresentare graficamente ed in modo coerente con le norme UNI la simbologia impiantistica 8 E in grado di realizzare disegni di impianti e di componenti d impianti 9 E in grado di differenziare le diverse caldaie e la loro applicazione 10 E in grado di determinare i parametri fondamentali delle diverse macchine termiche e idrauliche 11 E in grado di affrontare problematiche inerenti alle fonti rinnovabili 12 E in grado di risolvere problematiche reali in materia di impianti termotecnici 13 E in grado di analizzare, risolvere e rappresentare i concetti termodinamici 5) UNITÀ TEMATICA N. 1 TITOLO: Richiami di idrostatica TEMPI (ore): 24 COMPETENZE DISCIPLINARI: 1 Saper applicare i vari principi dell idrostatica. Saper distinguere le proprietà dei fluidi. Saper individuare i punti di applicazione delle spinte idrostatiche. TEMPI (mesi): Settembre CONOSCENZE CONTENUTI 1-A) LE PROPRIETA FISICHE DEI FLUIDI: Massa volumica - Peso specifico Viscosità - Comprimibilità Pressione Unità di misura della pressione. 1-B) IDROSTATICA: Pressione nei liquidi Carico piezometrico e carico assoluto Diagramma delle pressioni Principio di Pascal Principio dei vasi comunicanti Principio di Archimede Spinta su pareti piane Spinta idrostatica 2

3 ed assoluta Centro di spinta Spinta idrostatica su corpi sommersi Condizioni di equilibrio per i corpi sommersi. 5) UNITÀ TEMATICA N. 2 TITOLO: Richiami di idrodinamica TEMPI (ore): 25 COMPETENZE DISCIPLINARI: 2-10 Saper la differenza tra portata ed equazione di continuità. Saper applicare correttamente il trinomio di Bernoulli. Saper riconoscere le diverse tipologie di perdite di carico e calcolarle. TEMPI (mesi): Ottobre CONOSCENZE CONTENUTI 2-A) IDRODINAMICA: Definizione di portata (volumetrica, massica e ponderale) Velocità media di una corrente fluida Moti e regimi di corrente Numero di Reynolds - Equazione di continuità Il trinomio di Bernoulli Il principio di Torricelli Coefficienti riduttori della velocità torricelliana e della portata. 2-B) PERDITE DI CARICO: Perdite di carico teoriche e reali Formula di Darçy Perdite di carico accidentali Criteri pratici per determinare le perdite di carico accidentali. 5) UNITÀ TEMATICA N. 3 TITOLO: Macchine idrauliche operatrici TEMPI (ore): 40 COMPETENZE DISCIPLINARI: Saper distinguere le diverse tipologie di pompe. Sapere il funzionamento di una macchina operatrice. Saper scegliere, in base all utilizzo, la pompa idonea. Saper dimensionare, nelle linee essenziali, una pompa. TEMPI (mesi): NOVEMBRE CONOSCENZE CONTENUTI 3-A) LE POMPE: Generalità e classificazione delle pompe Prevalenza manometrica e totale di una pompa Potenza e rendimento Collegamento in serie ed in parallelo di due pompe Fenomeno di cavitazione. 3-B) LE POMPE CENTRIFUGHE: Parti costituenti e caratteristiche L equazione fondamentale Numero di giri caratteristico Perdita di energia Curve caratteristiche Avviamento e regolazione. 3-C) LE POMPE ALTERNATIVE: 3

4 Tipi e caratteristiche Relazioni fondamentali Le casse d aria e cenni sul loro dimensionamento Dimensionamento di massima di una pompa alternativa. 5) UNITÀ TEMATICA N. 4 TITOLO: Generalità sulle macchine idrauliche motrici TEMPI (ore): 15 COMPETENZE DISCIPLINARI: Saper individuare il tipo di turbina da adottare in base ai parametri fondamentali. Saper distinguere una turbina ad azione da una a reazione. Saper determinare i parametri principali di una turbina. TEMPI (mesi): Dicembre CONOSCENZE CONTENUTI LE TURBINE IDRAULICHE: La turbina idraulica e le sue parti Classificazione delle turbine Spinta dell acqua in un condotto I triangoli delle velocità Espressione della potenza e rendimenti Numero di giri caratteristico Grado di reazione Mulinello idraulico Differenza tra turbina ad azione e turbina a reazione Grado di reazione 5) UNITÀ TEMATICA N. 5 TITOLO: Combustione e trasmissione del calore TEMPI (ore): 20 COMPETENZE DISCIPLINARI: 6-12 Saper classificare i combustibili. Saper calcolare il potere calorifico, distinguendo tra quello inferiore e quello superiore. Sapere distinguere i diversi modi di trasmettere il calore. Saper calcolare la trasmittanza in una parete multistrato. Saper determinare lo spessore dell isolante in una tubazione. TEMPI (mesi): Gennaio CONOSCENZE CONTENUTI 5-A) LA REAZIONE DI COMBUSTIONE: La chimica della combustione I combustibili: classificazione e proprietà Potere calorifico inferiore e superiore Metodo di calcolo del potere calorifico inferiore - Aria teorica e aria pratica Componenti dell aria - Eccesso d aria. 5-B) TRASMISSIONE DEL CALORE: Trasmissione del calore per conduzione. Convezione, irraggiamento Resistenza termica e trasmittanza Analogia elettrica Trasmissione del calore attraverso una parete piana monostrato e multistrato Materiali isolanti: proprietà e caratteristiche Calcolo dell isolante per una tubazione. 4

5 5) UNITÀ TEMATICA N. 6 TITOLO: Scambiatori di calore TEMPI (ore): 15 COMPETENZE TRASVERSALI: COMPETENZE DISCIPLINARI: 5 Saper classificare gli scambiatori di calore. Saper dimensionare uno scambiatore sia a fascio tubiero che a superficie. Saper effettuare le verifiche sulle soluzioni applicate per il dimensionamento dello scambiatore. TEMPI (mesi): Febbraio CONOSCENZE CONTENUTI Generalità sugli scambiatori di calore Classificazione Grafico dell andamento della temperatura Scambiatori equicorrente e controcorrente: vantaggi e svantaggi Equazione di scambio termico - Scambiatori di calore a fascio tubiero Dimensionamento di uno scambiatore Determinazione del numero dei tubi Verifica della velocità dei fluidi Soluzioni per regolare la velocità e le modalità di scambio Condensatori. 5) UNITÀ TEMATICA N. 7 TITOLO: Criteri di risparmio energetico TEMPI (ore): 25 COMPETENZE DISCIPLINARI: Sapere la normativa vigente in materia di rispermio energetico. Saper determinare la quantità di calore dispersa. Saper dimensionare i diversi corpi scaldanti. Saper distinguere i diversi rendimenti. Saper utilizzare le tabelle per determinare i coefficienti di calcolo previsti dalla normativa. TEMPI (mesi): Febbraio - Marzo CONOSCENZE CONTENUTI 7-A) NORMATIVA VIGENTE: Cenni sulla Legge 10/91 in materia di contenimento di energia Regolamento di attuazione DPR 412/93 e DPR 551/99, D. LGS 192/05, D. LGS 311/06, D. LGS 115/08, DPR 59/09 con lettura degli articoli utili per l applicazione della legge Concetto C d, FEN e - Le quantità di calore disperse per trasmissione Il calore di ventilazione Il rendimento di produzione, regolazione, distribuzione ed emissione. 7-B) LE VERIFICHE DI LEGGE: Il calcolo dell EPi di legge e di progetto Uso delle tabelle di legge. 5) UNITÀ TEMATICA N. 8 TITOLO: Normativa, dispositivi e componenti degli impianti TEMPI (ore): 40 TEMPI (mesi): Marzo - Aprile 5

6 COMPETENZE DISCIPLINARI: Sapere la simbologia per il disegno degli impianti termotecnici secondo la normativa UNI. Saper distinguere le diverse tipologie impiantistiche. Saper distinguere i differenti dispositivi utilizzati negli impianti. Saper rappresentare in modo corretto un disegno di impianti. Sapere dimensionare alcuni dei componenti presenti negli impianti. CONOSCENZE CONTENUTI 8-A) NORME DI DISEGNO UNI 9182: Rappresentazione simboli grafici dei componenti costituenti gli impianti termotecnica secondo le norme UNI 9182 ed ISO B) DISPOSITIVI DI CONTROLLO: Manometri e termometri Loro introduzione in uno schema d impianto. 8-C) DISPOSITIVI DI PROTEZIONE: Termostati, pressostati e flussostati Loro introduzione in uno schema d impianto. 8-D) DISPOSITIVI DI SICUREZZA: Generalità e campi di applicazione Suddivisione di impianti con vaso d espansione aperto e chiuso Tubo di sicurezza Valvola di sicurezza Valvola d intercettazione del combustibile Vaso d espansione aperto Vaso d espansione chiuso Dimensionamento del vaso d espansione chiuso Loro introduzione in uno schema d impianto. 5) UNITÀ TEMATICA N. 9 TITOLO: I generatori di calore TEMPI (ore): 20 COMPETENZE DISCIPLINARI: Saper distinguere le diverse tipologie di caldaie presenti sul mercato. Saper determinare i parametri caratteristici. Saper classificare i bruciatori. Saper il funzionamento di una caldaia. TEMPI (mesi): Aprile - Maggio CONOSCENZE CONTENUTI 9-A) LE GRANDEZZE CHE CARATTERIZZANO I GENERATORI DI CALORE: Potenza al focolare Potenza utile Potenza nominale Rendimento di una caldaia Criteri di classificazione dei generatori. 9-B) LE CALDAIE PER IL RISCALDAMENTO CIVILE: Caldaie per impianti centralizzati Caldaie a condensazione Caldaie di tipo murale per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria Caldaie di tipo a basamento per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria Moduli satellitari. 9-C) BRUCIATORI: Classificazione dei bruciatori e criteri di funzionamento. 6

7 5) UNITÀ TEMATICA N. 10 TITOLO: Fonti di energia rinnovabili TEMPI (ore): 25 COMPETENZE DISCIPLINARI: Saper applicare i vari principi dell idrostatica. Saper distinguere le proprietà dei fluidi. TEMPI (mesi): Aprile CONOSCENZE CONTENUTI Energia solare Energia eolica Criteri di dimensionamento dei pannelli solari Collegamento tra i pannelli solari e la caldaia Geotermia. 5) UNITÀ TEMATICA N. 11 TITOLO: Richiami di Termodinamica (Condensare i contenuti) TEMPI (ore): 15 COMPETENZE DISCIPLINARI: 13 Saper le grandezze di stato. Sapere e rappresentare le principali trasformazioni termodinamiche. Sapere rappresentare sui vari piani cartesiani le diverse trasformazioni termodinamiche. Sapere gli enunciati dei principi fondamentali della termodinamica. Sapere la differenza tra i concetti di entalpia ed entropia. TEMPI (mesi): Giugno CONOSCENZE CONTENUTI 11-A) IL SISTEMA E LE GRANDEZZE DI STATO: Definizione di un sistema termodinamico Scambi di energia con l esterno Grandezze di stato Equazione dei gas perfetti Trasformazioni e cicli. 11-B) PRINCIPALI TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE: Trasformazione isobara Trasformazione isocora Trasformazione isoterma Trasformazione adiabatica Trasformazione politropica Di ogni trasformazione: Equazione caratteristica, rappresentazione sui piani p- V, T-S e H-S, determinazione del lavoro. 11-C) PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: Energia interna di un sistema Segni convenzionali del calore e del lavoro Il lavoro scambiato e proprietà del piano p-v Primo principio della termodinamica - La funzione di stato Entalpia Utilità dell entalpia Il calore specifico Calori specifici c v e c p Loro relazione L a funzione Entropia - Il calore scambiato e proprietà del piano T-S Conseguenza del primo principio della termodinamica: determinazione del calore per ognuna delle cinque trasformazioni fondamentali. 11-D) SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: Cicli diretti ed inversi Cicli simmetrici Secondo principio della termodinamica Enunciato del principio 7

8 secondo Clausius e Lord Kelvin Ciclo di Carnot Effetto di Carnot Trasformazioni reversibili ed irreversibili. 6) METODI UTILIZZATI Lezione frontale Libro di testo - Prove pratiche di laboratorio 7) STRUMENTI DI OSSERVAZIONE E VERIFICA Interrogazioni orali - Scritti con esercizi Relazioni pratiche - Elaborati grafici 8) NUMERO MINIMO DI VERIFICHE SCRITTE, ORALI E PRATICHE DA EFFETTUARE IN CIASCUN PERIODO DI VALUTAZIONE Trimestre: 4 prove orali e almeno 3 prove scritte. Pentamestre: 5 prove orali, 5 prove scritte ed almeno 3 prove pratiche. 9) CRITERI DI VALUTAZIONE DELLE VERIFICHE Vedasi griglia di valutazione deliberata dal C.D. in data 25/09/2009 (Allegato alla presente programmazione) 10) ATTIVITÀ DI RECUPERO/APPROFONDIMENTO e relativa valutazione Recupero in itinere e/o a fine unità tematica. 11) PROGETTI/ATTIVITÀ DI ARRICCHIMENTO DELL'OFFERTA FORMATIVA COMPLEMENTARI O FUNZIONALI ALLA Visite aziendali. 12) EVENTUALI NOTE La presente programmazione è costituita da n. 8 fogli Castellanza,.. 27/10/2012 Firma del/i docente/i

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