CLASSE QUINTA “AIM” ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA Modulo n° 1 (Produzione dell’energia elettrica a bordo) Durata: 32 unità Prerequisiti unità di misura delle grandezze elettriche leggi fondamentali dell’elettrotecnica sistemi monofasi e trifasi Caratteristiche fondamentali di motori diesel e di turbine a vapore Eventuali attività di recupero saranno espletate nelle unità d’insegnamento per le quali è prevista la compresenza. Obiettivi Contenuti Anno scolastico 2006-2007 Definire il coefficiente d’elettrificazione "E". Giustificare il valore assunto da "E" nei diversi tipi di navi. Discutere delle caratteristiche di un impianto navale anche in relazione alla salvaguardia della vita in mare. Classificare gli impianti di bordo in relazione alle funzioni svolte. Spiegare i criteri di ripartizione della potenza generata fra più gruppi. Descrivere la struttura e la localizzazione dei diversi tipi di centrali di bordo. Confrontare i diversi tipi di macchine prime azionanti generatori illustrandone vantaggi e problematiche. Relazionare sulle diverse caratteristiche costruttive degli alternatori in relazione al tipo di macchina che lo aziona. Spiegare le condizioni di parallelo e le modalità d’esecuzione. Illustrare il funzionamento dei regolatori di tensione e di frequenza. Leggere ed interpretare schemi di centrali di produzione dell'energia elettrica. Sviluppo degli Impianti elettrici navali. Coefficiente d’elettrificazione. Caratteristiche degli impianti elettrici navali: affidabilità, continuità di servizio, peso ed ingombro. Classificazione degli impianti elettrici di bordo: ausiliari, speciali, di propulsione. Frequenza e tensione negli impianti navali. La produzione di energia elettrica in corrente alternata: numero di elettrogeni, potenza totale, bilancio elettrico. Gruppi elettrogeni e centrali elettriche. Centrali principali. Centrali di emergenza Principio di funzionamento degli alternatori: caratteristica a vuoto, reazione d’armatura, caratteristiche esterne. Sistemi d’eccitazione degli alternatori: autoeccitazione, eccitazione indipendente, sistemi brushless. Turbogeneratori. Il motore diesel per elettrogeni. Il dieselalternatore. La turbina a gas. Il generatore asse. Il raffreddamento degli alternatori. Parallelo degli alternatori. Regolazione della tensione e della frequenza. Avarie e manutenzione. Pagina 1 ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA CLASSE QUINTA “AIM” Laboratorio Anno scolastico 2006-2007 Rilievo della caratteristica esterna di un alternatore; Ricerche, tramite internet, sui moderni generatori di bordo Manovra di parallelo sugli alternatori Lettura di schemi di centrali di produzione dell’energia elettrica. Pagina 2 ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA Mezzi, strumenti e sussidi Verifiche in itinere Recupero ed approfondimento CLASSE QUINTA “AIM” lezione frontale libro di testo tabelle sulle caratteristiche principali degli impianti elettrici di alcune navi a tecnologia avanzata. laboratorio di elettrotecnica laboratorio d’informatica lavagna luminosa breve interrogazione, anche da posto; esercizi alla lavagna. Esecuzione di un’esperienza di laboratorio Le due attività di recupero ed approfondimento saranno svolte in parallelo in orario mattutino utilizzando le unità di insegnamento in compresenza con l’insegnante tecnico pratico. Per l’approfondimento sarà utilizzato il laboratorio di informatica per effettuare ricerche su Internet. La verifica finale sarà effettuata attraverso la somministrazione di un questionario di 20 domande con risposta a scelta multipla (4 risposte). Tutte le domande saranno di pari grado di difficoltà per cui ad ognuna delle risposte esatte saranno attribuiti 4 punti, a quelle errate zero punti mentre quelle non date varranno, ciascuna, un punto. Il voto finale sarà, poi, riportato in decimi. Livelli minimi di sufficienza: Verifica finale Gli allievi, attraverso la verifica orale e quella tramite questionario dovranno, per ottenere la sufficienza, dovranno essere in grado di: 1. distinguere i vari sistemi per la regolazione ed il controllo degli alternatori anche senza essere in grado di analizzarne a fondo le problematiche. 2. leggere gli schemi di principio degli impianti studiati individuando le funzioni svolte da ogni componente che li costituiscono; 3. descrivere le modalità di effettuazione di una manovra di parallelo fra alternatori. Peso Anno scolastico 2006-2007 Tale modulo occupa circa il 25% del tempo di tutto il curricolo della quinta classe; il contenuto è fondamentale per un giusto inquadramento delle problematiche degli impianti elettrici navali; gli si attribuisce un peso del 20% di tutto il curricolo. Pagina 3 CLASSE QUINTA “AIM” ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA Modulo n° 2 (distribuzione dell’energia elettrica a bordo) Durata: 24 unità Prerequisiti Sistemi mono fasi e trifasi Argomenti del modulo n° 1 Eventuali attività di recupero saranno espletate nelle unità di insegnamento per le quali è prevista la compresenza. Obiettivi Contenuti Leggere ed interpretare schemi di centrali di produzione dell'energia elettrica e schemi di linee di distribuzione. Spiegare la differenza fra il sistema a centro stella isolato ed a massa. Spiegare i vantaggi dell'impiego del banco tri-monofase. Classificare i cavi in base al tipo d’isolamento. Riconoscere, attraverso le sigle d’identificazione, i vari tipi di cavo. Dimensionare un cavo, con una sola derivazione, sia con il criterio elettrico che con quello termico. Misurare la resistenza d'isolamento di un cavo. Cavi elettrici navali: dati dimensionali, d’esercizio e d’installazione Dimensionamento dei cavi con il criterio termico e con quello delle c.d.t. Verifica della resistenza d’isolamento Correnti di corto circuito. Distribuzione in corrente alternata. Sistemi di distribuzione primaria e secondaria. Schemi di distribuzione: radiale semplice, radiale composto con sottoquadri, radiale composto con sottostazioni, con collegamenti di riserva. Schemi dei quadri principali e di emergenza. Presa da terra. Strumentazione dei quadri elettrici. Sottostazioni, sottoquadri e quadretti di distribuzione. Impiego dei trasformatori a bordo. I commutatori. Laboratorio Misura della resistenza d’isolamento di un cavo. Lettura di schemi di linee e quadri di distribuzione Ricerche su Internet Mezzi, strumenti e sussidi Verifiche in itinere lezione frontale libro di testo lavagna luminosa laboratori di elettrotecnica ed informatica tabelle sulle portate, resistenza e reattanza di cavi estrapolate dalle norme UNI-CEI. breve interrogazione, anche da posto; esercizi alla lavagna. Esecuzione di un’esperienza di laboratorio Anno scolastico 2006-2007 Pagina 4 ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA Recupero ed approfondimento CLASSE QUINTA “AIM” Le due attività di recupero ed approfondimento saranno svolte in parallelo in orario mattutino utilizzando le unità di insegnamento in compresenza con l’insegnante tecnico pratico. Per l’approfondimento si indirizzeranno gli allievi più motivati verso studi autonomi di ricerca sulle linee elettriche di bordo, anche tramite Internet. La verifica finale sarà effettuata attraverso la somministrazione di un questionario di 20 domande con risposta a scelta multipla (4 risposte). Tutte le domande saranno di pari grado di difficoltà per cui ad ognuna delle risposte esatte saranno attribuiti 4 punti, a quelle errate zero punti mentre quelle non date varranno, ciascuna, un punto. Il voto finale sarà, poi, riportato in decimi. Livelli minimi di sufficienza: Verifica finale Gli allievi, attraverso la verifica orale e quella tramite questionario dovranno, per ottenere la sufficienza, dovranno essere in grado di: 1. leggere gli schemi di principio degli impianti studiati individuando le funzioni svolte da ogni componente che li costituiscono; 2. elencare vantaggi e problematiche di ogni sistema di distribuzione dell’energia elettrica 3. illustrare i principi di manutenzione e riparazione guasti su quadri elettrici e linee; 4. applicare le formule e le tabelle per il dimensionamento dei cavi elettrici Peso Anno scolastico 2006-2007 Tale modulo occupa circa il 19% del tempo di tutto il curricolo della quinta classe; il contenuto è fondamentale per la conduzione degli impianti di bordo per cui si attribuisce un peso del 20% di tutto il curricolo. Pagina 5 CLASSE QUINTA “AIM” ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA Modulo n° 3 (protezione delle linee e delle apparecchiature) Durata: 20 unità Prerequisiti leggi fondamentali dell’elettrotecnica principi dell’elettromagnetismo Eventuali attività di recupero saranno espletate nelle unità d’insegnamento per le quali è prevista la compresenza. Obiettivi Contenuti Saper distinguere gli organi di sezionamento da quelli d’interruzione Descrivere le caratteristiche costruttive ed il principio di funzionamento dei diversi tipi di interruttori. Illustrare la genesi dell'arco d'apertura e descrivere le problematiche e le tecniche d'estinzione. Descrivere il principio di funzionamento e le modalità d'intervento dei più comuni tipi di relé e fusibili. Illustrare il significato di selettività e coordinamento delle protezioni. Leggere ed interpretare i circuiti di potenza e gli schemi funzionali dei teleavviatori. Eseguire correttamente la ricerca guasti su impianti di teleavviamento. La protezione dei circuiti elettrici. Apparecchiature di manovra e protezione. Sezionatori ed interruttori. Classificazione degli interruttori. Il problema della interruzione della corrente: estinzione dell'arco di apertura. Caratteristiche e particolari costruttivi degli interruttori di bordo. Interruttori di tipo estraibile. Manutenzione degli interruttori. Relè: di massima corrente, di minima tensione, di manovra. Contattori. Fusibili. Coordinamento delle protezioni. Laboratorio Impianto di teleavviamento con inversione di marcia per un motore asincrono. Mezzi, strumenti e sussidi lezione frontale libro di testo tabelle e dispense fornite dal docente. laboratorio di elettrotecnica Verifiche in itinere breve interrogazione, anche da posto; Esecuzione di un’esperienza di laboratorio Anno scolastico 2006-2007 Pagina 6 ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA Recupero ed approfondimento CLASSE QUINTA “AIM” Le due attività di recupero ed approfondimento saranno svolte in parallelo in orario mattutino utilizzando le unità di insegnamento in compresenza con l’insegnante tecnico pratico, sia quelle a disposizione degli insegnanti della stessa disciplina. Per l’approfondimento s’indirizzeranno gli allievi più motivati verso studi autonomi di ricerca, anche su Internet. La verifica finale sarà effettuata attraverso la somministrazione di un questionario di 20 domande con risposta a scelta multipla (4 risposte). Tutte le domande saranno di pari grado di difficoltà per cui ad ognuna delle risposte esatte saranno attribuiti 4 punti, a quelle errate zero punti mentre quelle non date varranno, ciascuna, un punto. Il voto finale sarà, poi, riportato in decimi. Livelli minimi di sufficienza: Verifica finale Gli allievi, attraverso le verifiche orali, pratiche e tramite questionario dovranno, per ottenere la sufficienza, dovranno essere in grado di: 1. leggere gli schemi di principio degli impianti studiati individuando le funzioni svolte da ogni componente che li costituiscono; 2. elencare le caratteristiche di un interruttore automatico e di un fusibile; 3. descrivere il principio di funzionamento dei vari tipi di protezione senza essere in grado di analizzarne a fondo le problematiche. 4. riconoscere la caratteristica d’intervento di un relè magnetotermico; 5. indicare il tipo di relè ecessario per assicurare un certo tipo di protezione; 6. illustrare i principi di manutenzione e riparazione guasti sui sistemi di protezione; 7. montare, con l’ausilio dello schema elettrico, un impianto di telesalvamotore. Peso Anno scolastico 2006-2007 Tale modulo occupa circa il 15% del tempo di tutto il curricolo della quinta classe; il contenuto è solo in parte propedeutico agli altri argomenti del corso ma riveste notevole importanza nella formazione complessiva dell’ufficiale di macchine per cui si attribuisce un peso del 20% di tutto il curricolo. Pagina 7 CLASSE QUINTA “AIM” ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA Modulo n° 4 (impianti luce) Durata: 10 unità Prerequisiti Significato ed unità di misura delle grandezze fotometriche leggi fondamentali dell’elettrotecnica Eventuali attività di recupero saranno espletate nelle unità d’insegnamento per le quali è prevista la compresenza. Obiettivi Contenuti Conoscere il principio di funzionamento dei diversi tipi di lampade e delle relative caratteristiche costruttive. Confrontare i diversi tipi di lampade anche in relazione all'impiego. Disegnare e montare semplici circuiti per l'alimentazione ed il comando di lampade. Circuiti luce Caratteristiche delle lampade in uso a bordo. Lampade ad incandescenza. Lampade a fluorescenza. I circuiti luce normale. I circuiti luce di emergenza. I circuiti fanali e segnali. Laboratorio Impianto luce a lampade ad incandescenza comandato da due punti mediante deviatori. Impianto luce a lampade fluorescenti comandato da più punti mediante relè. Mezzi, strumenti e sussidi lezione frontale libro di testo Dispense fornite dall’insegnante laboratori di elettrotecnica ed informatica Verifiche in itinere breve interrogazione, anche da posto; Esecuzione di un’esperienza di laboratorio Anno scolastico 2006-2007 Pagina 8 ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA Recupero ed approfondimento CLASSE QUINTA “AIM” Le due attività di recupero ed approfondimento saranno svolte in parallelo in orario mattutino utilizzando le unità di insegnamento in compresenza con l’insegnante tecnico pratico. Per l’approfondimento s’indirizzeranno gli allievi ad effettuare ricerche sui nuovi tipi di lampade e a relazionare alla classe quanto elaborato. La verifica finale sarà effettuata attraverso la somministrazione di un questionario di 20 domande con risposta a scelta multipla (4 risposte). Tutte le domande saranno di pari grado di difficoltà per cui ad ognuna delle risposte esatte saranno attribuiti 4 punti, a quelle errate zero punti mentre quelle non date varranno, ciascuna, un punto. Il voto finale sarà, poi, riportato in decimi. Livelli minimi di sufficienza: Verifica finale Gli allievi, attraverso le verifiche orali, pratiche e tramite questionario dovranno, per ottenere la sufficienza, dovranno essere in grado di: 1. relazionare sul principio di funzionamento dei diversi utenti luce; 2. disegnare schemi di semplici circuiti luce e di spiegarne il funzionamento; 3. montare alcuni dei circuiti studiati in teoria e di analizzarne il funzionamento anche in relazione alla ricerca dei guasti. Peso Anno scolastico 2006-2007 Tale modulo occupa circa l’8% del tempo di tutto il curricolo della quinta classe; il contenuto è solo in parte propedeutico agli altri argomenti del corso per cui si attribuisce un peso del 10% di tutto il curricolo. Pagina 9 CLASSE QUINTA “AIM” ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA Modulo n° 5 (utenti forza) Durata: 16 unità Prerequisiti Conoscenza del principio di funzionamento dei motori asincroni, dei motori in c.c., degli alternatori; leggi fondamentali dell’elettrotecnica Il recupero dei prerequisiti verrà attivato all’interno dell’orario curricolare e, per situazioni di maggiore difficoltà, sfruttando le ore di compresenza. Obiettivi Contenuti Descrivere i sistemi di avviamento e di regolazione della velocità dei motori asincroni. Illustrare le modalità di funzionamento dei vari tipi di utenti forza motrice. Interpretare gli schemi elettrici dei più importanti utenti forza motrice. Utenti forza in c.a. Avviamento e regolazione della velocità nei motori asincroni. Timonerie elettroidrauliche. Salpancore e verricelli. Elettropompe incendio a grande esaurimento. Manutenzione dei motori Laboratorio Impianto di marcia-arresto per motore asincrono trifase; Mezzi, strumenti e sussidi lezione frontale libro di testo Schemi elettrici forniti dall’insegnante Lavagna luminosa per la proiezione di schemi elettrici laboratori di elettrotecnica e di informatica Verifiche in itinere breve interrogazione, anche da posto; Esecuzione di un’esperienza di laboratorio Le due attività di recupero ed approfondimento saranno svolte in parallelo in orario mattutino utilizzando le unità di insegnamento in compresenza con l’insegnante tecnico pratico. Per l’approfondimento s’indirizzeranno gli allievi ad effettuare ricerche sui sistemi di avviamento e regolazione della velocità tramite inverter. Recupero ed approfondimento Anno scolastico 2006-2007 Pagina 10 ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA CLASSE QUINTA “AIM” La verifica finale sarà effettuata attraverso la somministrazione di un questionario di 20 domande con risposta a scelta multipla (4 risposte). Tutte le domande saranno di pari grado di difficoltà per cui ad ognuna delle risposte esatte saranno attribuiti 4 punti, a quelle errate zero punti mentre quelle non date varranno, ciascuna, un punto. Il voto finale sarà, poi, riportato in decimi. Livelli minimi di sufficienza: Verifica finale Gli allievi, attraverso le verifiche orali, pratiche e tramite questionario dovranno, per ottenere la sufficienza, dovranno essere in grado di: 1. relazionare sul principio di funzionamento dei diversi tipi di utenti forza; 2. relazionare sul principio di funzionamento degli impianti di forza motrice senza essere in grado di analizzarne a fondo le problematiche. 3. leggere gli schemi di principio degli impianti studiati individuando le funzioni svolte da ogni componente che li costituiscono; 4. montare, con l'ausilio degli schemi, un impianto di teleavvimento per un motore asincrono; 5. usare il tester per la ricerca dei guasti. Peso Anno scolastico 2006-2007 Tale modulo occupa circa il 12% del tempo di tutto il curricolo della quinta classe; il contenuto riveste notevole importanza all’interno del corso per cui si attribuisce un peso del 20% di tutto il curricolo. Pagina 11 CLASSE QUINTA “AIM” ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA Modulo n° 6 (impianti speciali) Durata: 16 unità Prerequisiti Conoscenza dei fenomeni di combustione; Grandezze fisiche fondamentali quali pressione, temperatura e momenti; Sollecitazioni meccaniche di torsione e flessione. Eventuali attività di recupero saranno espletate nelle unità d’insegnamento per le quali è prevista la compresenza. Obiettivi Contenuti Illustrare il principio di funzionamento dei principali trasduttori; Descrivere le applicazioni dei diversi tipi di trasduttori. Generalità sugli impianti speciali; Trasduttori angolari; Sincro di coppia - Telegrafi di macchina; Sincro di controllo; Misure di temperatura; Analizzatori dei fumi di caldaia; Misure di pressione; Torsiometri; Salinometri; Laboratorio Esperienze sui sincro di coppia; Utilizzo di termocoppie e termoresistenze. Mezzi, strumenti e sussidi lezione frontale libro di testo dispense preparate dall'insegnante lavagna luminosa laboratorio di elettrotecnica e d’informatica Verifiche in itinere breve interrogazione, anche da posto; Le due attività di recupero ed approfondimento saranno svolte in parallelo in orario mattutino utilizzando le unità di insegnamento in compresenza con l’insegnante tecnico pratico. Per l’approfondimento si indirizzeranno gli allievi più motivati verso studi autonomi di ricerca sui trasduttori, anche tramite Internet. Recupero ed approfondimento Anno scolastico 2006-2007 Pagina 12 ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA CLASSE QUINTA “AIM” La verifica finale sarà effettuata attraverso la somministrazione di un questionario di 20 domande con risposta a scelta multipla (4 risposte). Tutte le domande saranno di pari grado di difficoltà per cui ad ognuna delle risposte esatte saranno attribuiti 4 punti, a quelle errate zero punti mentre quelle non date varranno, ciascuna, un punto. Il voto finale sarà, poi, riportato in decimi. Livelli minimi di sufficienza: Verifica finale Gli allievi, attraverso le verifiche orali, pratiche e tramite questionario dovranno, per ottenere la sufficienza, dovranno essere in grado di: 1. leggere gli schemi di principio degli impianti studiati individuando le funzioni svolte da ogni componente che li costituiscono; 2. illustrare il principio di funzionamento dei trasduttori di posizione angolare, di pressione e di temperatura descrivendone le principali applicazioni nel campo degli impianti speciali Peso Anno scolastico 2006-2007 Tale modulo occupa il 12% del tempo di tutto il curricolo della quinta classe; il contenuto è svolto, in parte, anche nel corso di Automazione navale per cui si attribuisce un peso del 5% di tutto il curricolo. Pagina 13 CLASSE QUINTA “AIM” ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA Modulo n° 7 (propulsione elettrica) Durata: 12 unità Prerequisiti Conoscenza del principio di funzionamento dei motori sincroni ed asincroni; Eventuali attività di recupero saranno espletate nelle unità di insegnamento per le quali è prevista la compresenza. Obiettivi Contenuti Confrontare la propulsione elettrica con quella tradizionale analizzando i vantaggi dei due sistemi. Elencare le applicazioni della propulsione elettrica argomentando sulle ragioni dell'affermazione di detto sistema. Discutere delle caratteristiche principali di una propulsione in c.c. o in c.a.. Spiegare il principio di funzionamento e le applicazioni, a bordo, di un giunto elettromagnetico. Propulsione elettrica. Applicazioni della propulsione elettrica. La propulsione elettrica in c.a.: avviamento ed inversione di marcia. Giunto elettromagnetico. Laboratorio Lettura di schemi elettrici relativi alla propulsione elettrica. Simulazione in laboratorio di manovre d’avviamento e regolazione della velocità di motori elettrici. Mezzi, strumenti e sussidi lezione frontale libro di testo articoli dalla rivista l'Automazione Navale"; lavagna luminosa laboratorio di elettrotecnica e di informatica Verifiche in itinere breve interrogazione, anche da posto; Le due attività di recupero ed approfondimento saranno svolte in parallelo in orario mattutino utilizzando le unità di insegnamento in compresenza con l’insegnante tecnico pratico. Per l’approfondimento si indirizzeranno gli allievi più motivati verso studi autonomi di ricerca sui moderni sistemi di propulsione elettrica azimutale. Recupero ed approfondimento Anno scolastico 2006-2007 Pagina 14 ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA CLASSE QUINTA “AIM” La verifica finale sarà effettuata attraverso la somministrazione di un questionario di 20 domande con risposta a scelta multipla (4 risposte). Tutte le domande saranno di pari grado di difficoltà per cui ad ognuna delle risposte esatte saranno attribuiti 4 punti, a quelle errate zero punti mentre quelle non date varranno, ciascuna, un punto. Il voto finale sarà, poi, riportato in decimi. Livelli minimi di sufficienza: Verifica finale Gli allievi, attraverso le verifiche orali, pratiche e tramite questionario dovranno, per ottenere la sufficienza, dovranno essere in grado di: Peso Anno scolastico 2006-2007 leggere gli schemi di principio degli impianti di propulsione individuando le funzioni svolte da ogni componente che li costituiscono; giustificare il campo d'applicazione della propulsione elettrica; elencare le caratteristiche dei diversi tipi di motori elettrici in relazione alla propulsione; distinguere i vari sistemi di propulsione elettrica illustrandone pregi e svantaggi; Tale modulo occupa circa il 9% del tempo di tutto il curricolo della quinta classe; gli argomenti trattati contribuiscono ad arricchire la cultura tecnica dell'ufficiale che, però, se chiamato ad operare su navi a propulsione elettrica, avrà modo di approfondire tali concetti. Si attribuisce, pertanto, un peso del 5% di tutto il curricolo. Pagina 15 CLASSE QUINTA “AIM” ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA Esempio di griglia di valutazione per esercitazione pratica CLASSE 5ª "AIM", sez. "C" DATA: STUDENTE n° cognome nome esecuzione schema capacità di analisi cablaggio funzionalità tempo di esecuzione 1 2 2 3 2 punteggio totale Voto Peso 1 2 Esempio di griglia di valutazione per problema CLASSE 5ª "AIM", sez. "C" STUDENTE n° cognome nome DATA: Procedimento Calcoli matematici Unità di misura Commento Forma elaborato 4 2 1 2 1 punteggio totale Voto Peso 1 2 Anno scolastico 2006-2007 Pagina 16