Τίτλος Άσκησης: Από το ηλεκτρολογικό σχέδιο στο εργοτάξιο: Προμέτρηση και επιμέτρηση υλικών μιας βιομηχανικής ηλεκτρολογικής εγκατάστασης Από το σχέδιο στο εργοτάξιο Διερευνητική προμέτρηση και επιμέτρηση υλικών βιομηχανικής ηλεκτρικής εγκατάστασης Κεντρικό πρόβλημα Μια μικρή βιομηχανική μονάδα πρόκειται να διαμορφώσει νέο χώρο παραγωγής. Ο υπεύθυνος του έργου δίνει στις τεχνικές ομάδες: • μια κάτοψη του χώρου, • ένα μονογραμμικό σχέδιο, • τη θέση του ηλεκτρικού πίνακα, • τα προβλεπόμενα φορτία, • τεχνικούς καταλόγους υλικών, • έναν περιορισμένο προϋπολογισμό. Τα σχέδια, όμως, δεν περιλαμβάνουν όλες τις πληροφορίες. Επιπλέον, ορισμένα δεδομένα μπορεί να είναι λανθασμένα ή να μη συμφωνούν με τις πραγματικές συνθήκες του χώρου. Η αποστολή των μαθητών είναι: Να προσδιορίσουν ποια υλικά χρειάζονται, σε ποιες ποσότητες, με ποιες τεχνικές προδιαγραφές και με ποιο κόστος, ώστε η εγκατάσταση να μπορεί να κατασκευαστεί με ασφάλεια και χωρίς αδικαιολόγητη σπατάλη. Κεντρικό διερευνητικό ερώτημα Μπορούμε να προβλέψουμε με ακρίβεια τα υλικά μιας βιομηχανικής εγκατάστασης πριν αυτή κατασκευαστεί; Ακολουθούν επιμέρους ερωτήματα: • Ποιες πληροφορίες μπορούμε να αντλήσουμε από το σχέδιο; • Ποιες πληροφορίες πρέπει να αναζητήσουμε στον πραγματικό χώρο; • Ποια υλικά δεν εμφανίζονται συνήθως στο μονογραμμικό σχέδιο; • Πόσο απόθεμα υλικού είναι τεχνικά δικαιολογημένο; • Πότε η οικονομικότερη επιλογή παύει να είναι ασφαλής; • Γιατί η τελική επιμέτρηση διαφέρει από την αρχική προμέτρηση; Οργάνωση των ομάδων Οι μαθητές χωρίζονται σε ομάδες 4–5 ατόμων. Σε κάθε ομάδα ανατίθενται διακριτοί ρόλοι: Υπεύθυνος σχεδίου: εντοπίζει φορτία, κυκλώματα και σημεία εγκατάστασης. Υπεύθυνος μετρήσεων: πραγματοποιεί και καταγράφει τις μετρήσεις. Υπεύθυνος υλικών: αναζητά τεχνικά χαρακτηριστικά και κωδικούς προϊόντων. Υπεύθυνος κόστους: συντάσσει τον προϋπολογισμό. Ελεγκτής τεκμηρίωσης και ασφάλειας: ελέγχει αν κάθε επιλογή είναι αιτιολογημένη. Οι ρόλοι μπορούν να εναλλάσσονται μεταξύ των φάσεων. Φάση 1 — Το ελλιπές αίτημα του πελάτη Ο εκπαιδευτικός παρουσιάζει το παρακάτω αίτημα: «Χρειάζομαι καλώδιο για έναν κινητήρα 7,5 kW, ο οποίος απέχει περίπου 35 m από τον πίνακα. Ο χώρος έχει σκόνη και ορισμένες φορές υγρασία. Θέλω την οικονομικότερη λύση και να αρχίσουν οι εργασίες άμεσα». Οι μαθητές δεν υπολογίζουν ακόμη υλικά. Καταγράφουν πρώτα τι λείπει. Διερευνητική ερώτηση 1: Είναι αρκετή η ισχύς του κινητήρα για την επιλογή καλωδίου; Διερευνητική ερώτηση 2: Ποια είναι η τάση και ο τρόπος εκκίνησης; Διερευνητική ερώτηση 3: Ποιο είναι το ρεύμα του κινητήρα; Διερευνητική ερώτηση 4: Ποιο είναι το συνολικό μήκος της πραγματικής όδευσης; Διερευνητική ερώτηση 5: Πώς θα εγκατασταθεί το καλώδιο; Διερευνητική ερώτηση 6 Ποια είναι η θερμοκρασία του χώρου; Διερευνητική ερώτηση 7: Υπάρχουν γειτονικά φορτισμένα καλώδια; Διερευνητική ερώτηση 8: Υπάρχει κίνδυνος μηχανικής καταπόνησης; Διερευνητική ερώτηση 9: Ποιος βαθμός προστασίας απαιτείται; Διερευνητική ερώτηση 10: Υπάρχει πρόβλεψη μελλοντικής επέκτασης; Διερευνητική ερώτηση 11: Ποια προστατευτική διάταξη προβλέπεται; Κάθε ομάδα δημιουργεί πίνακα: Πρώτη υπόθεση Κάθε ομάδα διατυπώνει μια αρχική πρόβλεψη: «Πιστεύουμε ότι θα απαιτηθούν περίπου … m καλωδίου, επειδή…» Η πρόβλεψη φυλάσσεται και συγκρίνεται με το τελικό αποτέλεσμα. Φάση 2 — Διερεύνηση της κάτοψης Οι ομάδες παραλαμβάνουν την κάτοψη και το μονογραμμικό σχέδιο. Δεν τους δίνεται έτοιμη η όδευση. Πρέπει να προτείνουν τουλάχιστον δύο εναλλακτικές: • διαδρομή σε μεταλλική σχάρα, • διαδρομή σε σωλήνωση ή κανάλι, • συνδυασμένη διαδρομή. Για κάθε λύση εξετάζουν: • συνολικό μήκος, • αριθμό καμπών, • κατακόρυφες ανόδους και καθόδους, • διελεύσεις από τοίχους, • γειτνίαση με πηγές θερμότητας, • πιθανή μηχανική καταπόνηση, • δυνατότητα συντήρησης, • δυνατότητα μελλοντικής προσθήκης καλωδίων. Απόφαση ομάδας Οι μαθητές επιλέγουν μία όδευση και απαντούν: • Γιατί η συγκεκριμένη διαδρομή είναι ασφαλέστερη; • Ποια λύση είναι οικονομικότερη; • Είναι η μικρότερη διαδρομή πάντοτε η καλύτερη; • Ποια προβλήματα μπορεί να εμφανιστούν κατά την κατασκευή; • Μπορεί το συνεργείο να έχει πρόσβαση σε όλα τα σημεία; Φάση 3 — Η μέτρηση που δεν συμφωνεί Οι μαθητές μετρούν την προτεινόμενη όδευση με δύο τρόπους: • πάνω στην κάτοψη, με χρήση κλίμακας, • στον πραγματικό ή προσομοιωμένο χώρο, με μέτρο ή αποστασιόμετρο. Καταγράφουν: Διερεύνηση απόκλισης Οι ομάδες εξετάζουν: αν μέτρησαν μόνο την οριζόντια απόσταση, αν συμπεριέλαβαν τις κατακόρυφες διαδρομές, αν υπολόγισαν τις καμπές, αν προβλέφθηκε μήκος μέσα στον πίνακα, αν προβλέφθηκε μήκος σύνδεσης στον κινητήρα, αν η πραγματική όδευση εμποδίζεται από άλλο εξοπλισμό. Φάση 4 — Υπολογισμός απαιτούμενου καλωδίου Δίνονται: • μήκος όδευσης: 35 m, • πρόσθετο μήκος στον πίνακα: 2 m, • πρόσθετο μήκος στον κινητήρα: 1,5 m, • απόθεμα ασφαλείας: 10%. Οι ομάδες πρέπει να αποφασίσουν σε ποιο μήκος θα εφαρμοστεί το ποσοστό αποθέματος και να αιτιολογήσουν τη μέθοδο. Μία αποδεκτή προσέγγιση είναι: L βάσης =35+2+1,5=38,5m L τελικό =38,5 x 1,10=42,35m Άρα προτείνεται παραγγελία τουλάχιστον 43 m, εφόσον το καλώδιο διατίθεται σε ελεύθερο μήκος. Πρόσθετη διερεύνηση • Τι αλλάζει αν το καλώδιο πωλείται μόνο σε στροφείο 50 m; • Τι θα γίνει με το υπόλοιπο; • Μπορεί να αξιοποιηθεί σε άλλο κύκλωμα; • Είναι το 10% πάντοτε κατάλληλο; • Σε ποια περίπτωση μπορεί να απαιτείται μεγαλύτερο απόθεμα; • Πότε το μεγάλο απόθεμα μετατρέπεται σε σπατάλη; Φάση 5 — Επιλογή υλικών από καταλόγους Κάθε ομάδα αναζητά πραγματικά προϊόντα σε τεχνικούς καταλόγους. Δεν αρκεί η αναφορά «καλώδιο 5×6 mm²». Πρέπει να καταγραφούν: • τύπος καλωδίου, • αριθμός αγωγών, • διατομή, • ονομαστική τάση, • επιτρεπόμενη ένταση υπό τις συγκεκριμένες συνθήκες, • καταλληλότητα για το περιβάλλον, • τρόπος εγκατάστασης, • απαιτούμενη μηχανική προστασία, • κωδικός προϊόντος, • τιμή μονάδας. Αντίστοιχα, για κάθε προστατευτική διάταξη καταγράφονται: • ονομαστικό ρεύμα, • αριθμός πόλων, • χαρακτηριστική καμπύλη, όπου απαιτείται, • ικανότητα διακοπής, • τάση λειτουργίας, • συμβατότητα με το φορτίο, • κωδικός κατασκευαστή. Κρίσιμη ερώτηση: Δύο υλικά μπορεί να έχουν τις ίδιες βασικές διαστάσεις. Είναι όμως απαραίτητα ισοδύναμα; Οι ομάδες συγκρίνουν δύο ή τρία προϊόντα και συντάσσουν πίνακα επιλογής. Φάση 6 — Το «κουτί των ξεχασμένων υλικών» Ο εκπαιδευτικός παρουσιάζει βοηθητικά υλικά που δεν εμφανίζονται ευδιάκριτα στο μονογραμμικό σχέδιο: στυπιοθλίπτες, ακροχιτώνια, κλέμμες, δεματικά, στηρίγματα, βίδες και παξιμάδια, καμπύλες και σύνδεσμοι σωλήνων, εξαρτήματα σύνδεσης σχαρών, υλικά σήμανσης, ετικέτες καλωδίων, αγωγοί προστασίας, μπάρες και ακροδέκτες γείωσης, μονωτικά και προστατευτικά εξαρτήματα, υλικά στεγανοποίησης διελεύσεων. Κάθε ομάδα πρέπει να αποφασίσει: • πού χρησιμοποιείται κάθε υλικό, • πώς υπολογίζεται η ποσότητά του, • τι μπορεί να συμβεί αν παραλειφθεί, • αν επηρεάζει μόνο το κόστος ή και την ασφάλεια. Φάση 7 — Κάρτες αιφνίδιας μεταβολής Αφού ολοκληρωθεί η αρχική προμέτρηση, κάθε ομάδα τραβά μία κάρτα μεταβολής. Ενδεικτικές κάρτες • Η προβλεπόμενη διαδρομή περνά πολύ κοντά από θερμή επιφάνεια. • Στη σχάρα προστέθηκαν ήδη έξι νέα καλώδια. • Ο κινητήρας μετακινείται κατά 4 m. • Η μία διέλευση από τον τοίχο δεν επιτρέπεται. • Ο χώρος πλένεται περιοδικά με νερό. • Προστίθεται δεύτερος κινητήρας στο ίδιο σημείο. • Η διαθέσιμη σχάρα δεν επαρκεί. • Ο πελάτης ζητά πρόβλεψη αύξησης φορτίου κατά 25%. • Το επιλεγμένο υλικό δεν είναι άμεσα διαθέσιμο. • Ο προϋπολογισμός πρέπει να μειωθεί κατά 10%. Οι μαθητές αναθεωρούν την πρότασή τους χωρίς να μειώσουν το επίπεδο ασφάλειας. Ερώτημα αναστοχασμού: Ποια στοιχεία της αρχικής προμέτρησης άλλαξαν και ποια έπρεπε να παραμείνουν αδιαπραγμάτευτα; Φάση 8 — Κρυφά λάθη στην προμέτρηση Ο εκπαιδευτικός δίνει σε κάθε ομάδα έναν σχεδόν ολοκληρωμένο πίνακα υλικών, στον οποίο υπάρχουν κρυμμένα λάθη. Ενδεικτικά λάθη • υπολογίστηκε μόνο η οριζόντια απόσταση, • παραλείφθηκε το μήκος σύνδεσης μέσα στον πίνακα, • επιλέχθηκε λανθασμένος βαθμός IP, • παραλείφθηκαν οι στυπιοθλίπτες, • δεν υπολογίστηκε ο αγωγός προστασίας, • χρησιμοποιήθηκε τιμή ανά τεμάχιο αντί για τιμή ανά μέτρο, • δεν εφαρμόστηκε διόρθωση λόγω ομαδοποίησης, • επιλέχθηκε καλώδιο μόνο με βάση την ισχύ, • καταχωρίστηκε λάθος πλήθος πόλων, • δεν προβλέφθηκε καμία δυνατότητα επέκτασης, • χρησιμοποιήθηκε η προμέτρηση ως τελική επιμέτρηση. Οι μαθητές πρέπει να: • εντοπίσουν το λάθος, • εξηγήσουν τη συνέπειά του, • προτείνουν διόρθωση, • χαρακτηρίσουν το λάθος ως: 1 . οικονομικό, 2 . λειτουργικό, 3 . οργανωτικό, 4 . επικίνδυνο. Φάση 9 — Κατασκευή ή προσομοίωση Σε μικρή εκπαιδευτική μακέτα ή σε οριοθετημένο τμήμα του εργαστηρίου, οι ομάδες υλοποιούν μέρος της όδευσης. Πριν από την κατασκευή καταγράφουν: • εκτιμώμενο μήκος υλικών, • εκτιμώμενο πλήθος εξαρτημάτων, • αναμενόμενα περισσεύματα. Μετά την κατασκευή καταγράφουν: • πραγματικά χρησιμοποιημένο μήκος, • υλικά που καταστράφηκαν ή απορρίφθηκαν, • υλικά που περίσσεψαν, • πρόσθετα υλικά που χρειάστηκαν, • αλλαγές που έγιναν κατά την υλοποίηση. Η άσκηση πραγματοποιείται χωρίς ηλεκτροδότηση. Αν χρησιμοποιηθεί πραγματικός πίνακας ή βιομηχανικός εξοπλισμός, παραμένει απομονωμένος και ελέγχεται από τον εκπαιδευτικό. Φάση 10 — Από την προμέτρηση στην επιμέτρηση Οι μαθητές συγκρίνουν τις αρχικές και τις πραγματικές ποσότητες. Το ποσοστό απόκλισης μπορεί να υπολογιστεί ως: Οι μαθητές δεν χαρακτηρίζουν αυτόματα κάθε απόκλιση ως λάθος. Διερευνούν αν προκλήθηκε από: • ανακριβή αρχική μέτρηση, • αλλαγή της όδευσης, • απρόβλεπτο εμπόδιο, • πρόσθετες απαιτήσεις, • κατασκευαστική φθορά, • υπερβολικό απόθεμα, • ανεπαρκή τεχνική τεκμηρίωση. Φάση 11 — Σύγκρουση τεχνικών προτάσεων Κάθε ομάδα παρουσιάζει την πρότασή της ως τεχνική εταιρεία. Μία άλλη ομάδα λειτουργεί ως επιτροπή αξιολόγησης. Η επιτροπή μπορεί να ρωτήσει: • Γιατί επιλέξατε αυτή την όδευση; • Πώς προέκυψε η συγκεκριμένη ποσότητα; • Ποια εξωτερική επίδραση λάβατε υπόψη; • Ποια υλικά προβλέψατε για τη στήριξη; • Τι θα αλλάξει σε μελλοντική επέκταση; • Πώς αποδεικνύεται η καταλληλότητα του προϊόντος; • Ποια επιλογή μειώνει το κόστος χωρίς να μειώνει την ασφάλεια; • Ποιο είναι το πιο αβέβαιο στοιχείο της πρότασής σας; Η ομάδα μπορεί να αναθεωρήσει την πρότασή της μετά τις παρατηρήσεις. Τελικό παραδοτέο — Φάκελος έργου Κάθε ομάδα παραδίδει: • κάτοψη με σημειωμένες οδεύσεις, • μονογραμμικό σχέδιο, • πίνακα γνωστών και άγνωστων δεδομένων, • φύλλο πραγματικών μετρήσεων, • υπολογισμούς μηκών, • πίνακα υλικών, • τεχνικά φυλλάδια επιλεγμένων προϊόντων, • σύγκριση εναλλακτικών λύσεων, • προϋπολογισμό, • τελική επιμέτρηση, • ανάλυση αποκλίσεων, • παρατηρήσεις ασφάλειας και συμμόρφωσης, • τεχνική πρόταση 200–300 λέξεων. Ενδεικτικός πίνακας προμέτρησης Κανόνες ασφάλειας • Η αναγνώριση και η προμέτρηση πραγματοποιούνται εκτός τάσης. • Δεν ανοίγονται ενεργοί ηλεκτρικοί πίνακες. • Πριν από κάθε προσέγγιση υπάρχοντος εξοπλισμού επιβεβαιώνεται η ασφαλής κατάστασή του από τον εκπαιδευτικό. • Οι μαθητές δεν ανεβαίνουν σε σκάλες και δεν μετρούν σε δυσπρόσιτα σημεία χωρίς επίβλεψη. • Δεν αφαιρούν καλύμματα ούτε μετακινούν εγκατεστημένα καλώδια. • Οι μετρήσεις κοντά σε μηχανήματα πραγματοποιούνται μόνο όταν αυτά είναι ακινητοποιημένα και ασφαλισμένα. • Τα τεχνικά χαρακτηριστικά δεν εκτιμώνται από την εμφάνιση ή το χρώμα του υλικού. • Κάθε επιλογή επαληθεύεται από την τεχνική τεκμηρίωση του κατασκευαστή. • Καμία τεχνική ομάδα δεν προχωρά σε κατασκευή πριν εγκριθούν η όδευση και τα υλικά από τον εκπαιδευτικό. Διαμορφωτική αξιολόγηση Κατά τη διάρκεια της άσκησης ο εκπαιδευτικός δεν δίνει αμέσως τη σωστή λύση. Χρησιμοποιεί ερωτήσεις όπως: • «Ποιο στοιχείο του σχεδίου στηρίζει αυτή την επιλογή;» • «Με ποιον τρόπο το μετρήσατε;» • «Τι υποθέσατε χωρίς να το γνωρίζετε;» • «Πώς μπορείτε να ελέγξετε την υπόθεσή σας;» • «Ποια πληροφορία του κατασκευαστή χρησιμοποιήσατε;» • «Τι θα συμβεί αν η εκτίμησή σας είναι μικρότερη κατά 10%;» • «Ποιο υλικό ξεχάσατε επειδή δεν εμφανίζεται στο μονογραμμικό;» • «Η οικονομικότερη πρόταση είναι και τεχνικά αποδεκτή;» Κριτήρια τελικής αξιολόγησης Τελικός αναστοχασμός Κάθε μαθητής απαντά ατομικά: • Ποια αρχική υπόθεσή μου αποδείχθηκε λανθασμένη;

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ

Σκοπός της άσκησης Οι μαθητές να αντιμετωπίσουν την προμέτρηση όχι ως απλή καταμέτρηση συμβόλων, αλλά ως διαδικασία λήψης τεχνικών αποφάσεων, στην οποία συνδέονται: το ηλεκτρολογικό σχέδιο,  η πραγματική γεωμετρία του χώρου,  οι συνθήκες λειτουργίας,  η επιλογή των υλικών,  η ασφάλεια,  το κόστος,  ο χρόνος κατασκευής,  η τελική τεχνική τεκμηρίωση. Μαθησιακοί στόχοι Γνώσεις Οι μαθητές θα μπορούν:  να διακρίνουν την προμέτρηση από την επιμέτρηση,  να αναγνωρίζουν τα βασικά και βοηθητικά υλικά μιας  βιομηχανικής εγκατάστασης,  να εξηγούν γιατί το γεωμετρικό μήκος δεν ταυτίζεται με το μήκος παραγγελίας,  να αναφέρουν τους παράγοντες που επηρεάζουν την επιλογή καλωδίων και υλικών,  να κατανοούν τη σχέση μεταξύ τεχνικής λύσης, κόστους και ασφάλειας,  να γνωρίζουν τη σημασία των εξωτερικών επιδράσεων και του βαθμού προστασίας IP. Δεξιότητες Οι μαθητές θα μπορούν:  να διαβάζουν κάτοψη και μονογραμμικό σχέδιο,  να σχεδιάζουν πραγματικές οδεύσεις,  να πραγματοποιούν μετρήσεις στον χώρο,  να υπολογίζουν μήκη καλωδίων, σωληνώσεων και σχαρών,  να συντάσσουν πίνακα υλικών,  να χρησιμοποιούν τεχνικούς καταλόγους κατασκευαστών,  να συγκρίνουν διαφορετικές τεχνικές λύσεις,  να υπολογίζουν κόστος και ποσοστό απόκλισης,  να αιτιολογούν γραπτά και προφορικά τις επιλογές τους. Στάσεις Οι μαθητές επιδιώκεται να αναπτύξουν:  ακρίβεια στις μετρήσεις,  υπευθυνότητα στη διαχείριση υλικών,  διάθεση ελέγχου και επαλήθευσης,  σεβασμό στις τεχνικές προδιαγραφές,  συνεργασία και επαγγελματική επικοινωνία,  περιβαλλοντική συνείδηση,  αποδοχή ότι ένα λάθος πρέπει να καταγράφεται και να διορθώνεται, όχι να αποκρύπτεται.