Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2002-03

3105IA0011 INSTAL·LACIONS AGROINDUSTRIALS


Objectius Programa provisional  
Proporcionar a l'alumne les bases del disseny i dimensionament de les diferents instal·lacions de les indústries agroalimentàries: fluids, calorífiques, frigorífiques i elèctriques.
 
Prerrequisits  
no en té
 
Contingut (Programa)  
PART 1. HIDRÀULICA I INSTAL·LACIONS DE FLUIDS (33 h)

Capítol 0. Introducció (1 h)

Hidràulica
Empirisme i anàlisi racional en el desenvolupament de la hidràulica
Pla de l’assignatura

 TEMA A. HIDRÀULICA FONAMENTAL (6 h)

Capítol 1. Definició i propietats dels fluids (1 h)

 Definició de fluid
 Propietats dels fluids. Densitat i pes específic. Pressió d’un fluid. Compressibilitat. Viscositat. Pressió de vapor. Tensió superficial.
 Comportament dels líquids.

Capítol 2. Hidrostàtica (2 h)

 Generalitats: Camp d’estudi. Propietats de la pressió hidrostàtica. Direcció i intensitat. Equació fonamental de la hidrostàtica. Pressió hidrostàtica: Pressió en un punt. Alçada de pressió o alçada piezomètrica. Superfície de nivell. Diagrama de pressions
 Aplicacions: Mesura de pressions: Instruments. Unitats. Premsa hidràulica. Empenta sobre superfícies submergides. Superfícies planes: Força i centre de pressió. Casos d’interès pràctic. Condicions d’estabilitat de murs de gravetat per a la contenció d’aigues. Superfícies corbes. Descomposició en components vertical i horitzontal. Casos d’interès pràctic. Equilibri de cossos submergits

 Capítol 3. Hidrodinàmica (3 h)

 Cinemàtica de fluids: Mètode de representació del moviment dels fluids. Tipus de corrents: Corrents lliures i corrents forçades.Tipus de moviment: Uniforme i variat. Permanent i variable. Cabal. Velocitat mitjana
 Equacions fonamentals: Equació de continuïtat. Equació de la quantitat de moviment. Equació de l'energia. Aplicacions de l'equació de l'energia: Sortida d'un líquid per un orifici, per un tub i per una tovera. Sifó
 Anàlisi dimensional i semblança hidràulica. Interès. Teorema de Buckingham
 Dinàmica del líquid real: Número de Reynolds. Règim laminar, turbulent i crític d'un corrent. Distribució de velocitats en règim laminar i turbulent. Teoria de la capa límit

 TEMA B. SISTEMES DE DISTRIBUCIÓ (23 h)

Capítol 4. Corrents en càrrega (8h)

 Pèrdues de càrrega en canonades
 Pèrdues de càrrega contínues: Rugositats en canonades comercial. Expressió general de les pèrdues de càrrega contínues: Equació de Darcy-Weisbach. Coeficient de fricció de Darcy-Weisbach. Comportament hidrodinàmic d'una canonada Fórmules per al coeficient de fricció en règim laminar i en règim turbulent. Diagrama de Moody. Fórmules empíriques per al càlcul de la pèrdua de càrrega contínua. Càlcul hidràulic de canonades
 Pèrdues de càrrega localitzades:Expressió general de les pèrdues de càrrega en punts singulars. Mètode del coeficient de pèrdua. Mètode de la longitud de canonada equivalent
 Sistemes de conducció. Corba característica d'una canonada.Canonades en sèrie. Canonades en paral.lel. Canonada equivalent. Mètodes de solució d’un sistema simple de canonades. Mètode numèric. Mètode gràfic. Conduccions de transport. Conduccions de distribució. Conduccions amb servei en ruta: Distribució de cabal contínua i distribució de cabal discreta
 Disseny de conduccions: Funcionament d’una canonada en funció de la posició de les línies d’energia. Perillositat de l'aire en conduccions
 Instal·lacions d’aigua. Tipus: interiors, exteriors, afs, acs. Elements d’una instal·lació: canonades i accessoris. Dimensionat: Dades de partida. Criteris de càlcul. Velocitats límit aconsellades. Procés de càlcul. Dimensionament per mínim cost.

Capítol 5. Corrents lliures (4h)

 Característiques descriptives del moviment en canals. Moviment permanent uniforme en canals. Equació de l'energia. Representació gràfica de les línies d’energia. Fórmules per a la determinació de les pèrdues de càrrega. Dimensionament de canals. Distribució de velocitats en una secció transversal d’un canal
 Instala.lacions de sanejament. Finalitat. Parts de l’instal·lació: canonades, elements auxiliars, xarxa de ventilació. Dimensionat.

Capítol 6. Impulsions (11h)

 Fonaments: Equació de l'energia amb aportació d'energia per una màquina hidràulica. Turbomàquines: Classificació, elements. Alçada manomètrica. Alçada geomètrica. Potència i rendiment d'un grup de bombeig. Corbes característiques d'una bomba. Cavitació. Semblança en bombes. Velocitat específica. Selecció del tipus d’impulsor.
 Aplicacions. Sistemes d’impulsió simples: Punt de funcionament. Elecció de la bomba adequada. Zona de treball. Adaptacions a canvis de demanda. Sistemes d’impulsió complexes: Connexió de bombes en en sèrie i en paral.lel
 Disseny d’instal·lacions de bombeig. Elements d’una instal·lació. Criteris de càlcul i instal·lació. Dimensionament per mínim cost total.
 Cop d’ariet: Concepte. Prevenció. Càlcul aproximat
 Impulsió de gasos. Transport de gasos per conduccions. Ventiladors: Classificació, equacions.
 Instal·lacions de ventilació. Finalitat. Tipus de ventilació. Dimensionat: cabal d’aire, càlcul dels conductes d’extracció, selecció del ventilador

 TEMA C. FLUIDS NO NEWTONIANS (3 h)

Capítol 7. Transport de fluids no Newtonians.

 Els fluids no Newtonians en la enginyeria d'aliments
 Propietats reològiques dels aliments líquids
 Circulació de fluids no Newtonians: Règim. Pèrdues de càrrega
 Bombeig de fluids no Newtonians

 PART 2. INSTAL·LACIONS D’AIRE COMPRIMIT (2h)

Capítol 1.

 Finalitat
 Descripció de les parts i els elements
 Dimensionament i càlcul a partir de la NTE

 PART 3. INSTAL·LACIONS DE CALOR I FRED (35 h)

UNITAT I. GENERALITATS (9 h)

Tema 1. Termometria (2 h)

Concepte de temperatura
Escales termomètriques
Termòmetres

 Tema 2. Psicrometria (4 h)

Composició de l'aire
Magnituds característiques de l'aire humit
Higrometria
Diagrames psicromètrics

 Tema 3. Cicles termodinàmics (3 h)

Definicions preliminars
Propietats del calor
Principis
Cicles

 UNITAT II. TRANSFERÈNCIA DE CALOR (8 h)

Tema 4. Fonaments de la transferència de calor (6 h)

Conducció
Convecció
Radiació
Transmissió complexa
Bescanviadors de calor

 Tema 5. Aïllaments tèrmics (2 h)

Funció
Materials aïllants
Càlcul

 UNITAT III. CALOR (7 h)

Tema 6. Producció de calor (4 h)

Combustió
Combustibles i la seva utilització
Generadors de calor: Calderes, cremadors i generadors d'aire calent
Transport de calor

 Tema 7. Càlcul en les operacions d'enginyeria de la calor en la indústria agroalimentària (3 h)

Càlcul de les necessitats de calor en les operacions de concentració, pasteurització i esterilització i deshidratació d'aliments
Disseny de l'equip

 UNITAT IV. FRED (11 h)

Tema 8. Producció de fred (5 h)

Cicles en els diagrames de Mollier
Màquines frigorífiques
Fluïds frigorígens
Compressors, condensadors i evaporadors. Aparells auxiliars
Automatismes

 Tema 9. Càlcul en les operacions d'enginyeria del fred en la indústria agroalimentària (6 h )

Càlcul de les necessitats frigorífiques en les operacions de refrigeració i congelació d'aliments
Elecció dels equips de la instal·lació frigorífica

 PART 4. INSTAL·LACIONS ELÈCTRIQUES (35 h)

Tema 1. Fonaments de l'energia elèctrica (4 h)

Introducció.
Sistema de generació i distribució de l'energia elèctrica.
Conceptes bàsics d’electricitat i magnetisme
Conceptes bàsics de corrent altern

 Tema 2. Sistemes trifàsics (7 h)

Fonament.
Connexió en estrella.
Connexió en triangle.
Equivalència entre la connexió en estrella i en triangle.
Sistemes trifàsics equilibrats i desequilibrats.
Potència en els sistemes trifàsics.
Mesura de la potència en els sistemes trifàsics

 Tema 3. Màquines elèctriques (3 h)

Introducció.
Potència en les màquines elèctriques.
Transformadors:
Principi de funcionament.
Motors elèctrics:
Tipus.
Principi de funcionament.

Tema 4. Enllumenat (5 h)

Magnituds i unitats lluminoses.
Lleis fonamentals de la luminotècnia.
Reflexió, absorció i transmissió de la llum.
Especificació del color.
Fonts de llum.
Lluminàries.
Disseny d'una instal·lació d'enllumenat.

Tema 5. Línies elèctriques (4 h)

Conductors elèctrics.
Càlcul de línies elèctriques.
Sistemes de distribució en la xarxa de baixa tensió.

Tema 6. Aparells de mesura i protecció (3 h)

Aparells de mesura.
Aparells de protecció contra sobreintensitats i curtcircuïts.
Fusibles.
Interruptors magnetotèrmics.
Aparells de protecció contra contactes indirectes.
Posada a terra.
Interruptor diferencial.
Aparells de protecció contra descàrregues atmosfèriques
Parallamps

 Tema 7. Disseny d'una instal·lació elèctrica (7 h)

Normativa existent.
Estructura general d'una instal·lació elèctrica.
Esquema unifilar d'una instal·lació.
Bases per al disseny d'una instal·lació elèctrica.
Previsió de càrregues.
Criteris de disseny.
Càlcul de la secció dels conductors. Consideracions en funció del receptor.
Posades a terra.
Atmosferes perilloses.
Locals especials.
Aparellatge: endolls, interruptors.
Potència a contractar.
Exemples pràctics.
Instal·lacions elèctriques d’energia solar fotovoltaica

 Tema 8. Facturació de l'energia elèctrica (2 h)

Característiques i contractació del subministrament elèctric.
Estructura de les tarifes elèctriques.
Contractació de potència.
Complements de les tarifes:
- discriminació horària
- energia reactiva
- estacionalitat
 Facturació de l'energia elèctrica
Estalvi en la facturació de l'energia elèctrica
Exemple pràctic d'elecció de la tarifa i discriminació horària més convenient.
 
Bibliografia  

Part I. Hidràulica i Instal·lacions de fluids.
Agüera J. 1996. Mecánica de fluidos incompresibles y turbomáquinas hidráulicas. 4ª edición. Ed. Ciencia 3, Madrid.

Agüera J. 1996. Mecánica de fluidos incompresibles y turbomáquinas hidráulicas. Problemas resueltos. 4ª edición. Ed. Ciencia 3, Madrid.

Arizmendi L.J. 1995. Cálculo y normativa básica de las instalaciones de los edificios. Tomo I. Ediciones de la Universidad de Navarra, Pamplona.

Brun E.A., Martinot-Lagarde A., Mathieu J. 1979. Mecánica de los fluidos. Tomo I. (Traducción al castellano dirigida por Virto L.). Editorial Labor, Barcelona.

French R.H. 1988. Hidráulica de canales abiertos. Ed. McGraw-Hill/Interamericana de España, Madrid.

Gómez Pompa P. 1993. Instalaciones de bombeo para riego y otros usos. Ed. Agrícola Española, Madrid.

Giles D.V. 1992. Mecánica de los fluidos e hidráulica. Ed. Mc. Graw Hill.

Hauser B.A. 1991. Practical hydraulics handbook. Lewis Publishers, Inc, Michigan.

Hughes W.F.,Brighton J.A. 1990. Teoria y problemas de mecánica de fluidos. Ed. McGraw-Hill. Panamá.

Lewis M.J. 1987. Physical properties of foods and food processing systems. Ed. Ellis Horwood, England.

Martínez. M.A. 1993. Hidráulica aplicada a proyectos de riego. Universidad de Murcia.

Mataix C. 1982. Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas. Ed. del Castillo, Madrid.

Mayol J.M. 1981. Tuberías. Tomo I y II. Ed. Editores Técnicos Asociados, Barcelona.

Muller H.G. 1973. Introducción a la reología de los alimentos. Traducido del inglés por Burgos J. Ed. Acribia, Zaragoza.

Potter M.C. y Wigger D.C. 1991. Mechanics of fluids. Ed. Prentice-Hill International.

Rao M.A., Rizvi S.S.H. 1986. Engineering properties of foods. Marcel Dekker, Inc. New York, Basel.

Roberson J.A., Cassidy J.J., Chaudhry M. H. 1988. Hydraulic engineering. Houghton Mifflin Company, Boston.

S&P. 1972. Prontuario de ventilación.

Streeter V.L., Wylie E.B. 1985. Fluid mechanics. Ed. McGraw-Hill, Tokio.

Toledo R.T. 1991. Fundamentals of food process engineering. 2nd. Edition. Ed. Van Nostrand Reinhold.

Torres J.E. 1999. Hidráulica general y agrícola. ETSIA. Valencia.

Velayos J., Comamala, M. i Gonzàlez, J.R. 1998. Fluids. Ed. J. Velayos Solé i Palahí A.G, Girona.

Warring R.H. 1977. Selección de bombas. Ed. Labor, Barcelona.

Part II. Instal·lacions d’aire comprimit

MOPT. 1992. NTE. Instalaciones : diseño, cálculo, valoración, construcción, control, mantenimiento. MOPT, Madrid.

Part III. Instal·lacions de calor i fred

Amigo, P. 2000. Termotecnia: aplicaciones agroindustriales. Ediciones Mundi-Prensa, Madrid.

ASHRAE. 1991. Refrigeración: sistemas i aplicaciones. Roure 6, Barcelona.

ICAEN. 1993. Les instal·lacions frigorífiques de la indústria agroalimentària. Tecnologies avançades en estalvi i eficiència energètica, Barcelona.

Carrier. 1992. Manual de aire acondicionado. Editorial Marcombo, Barcelona.

Godoy, F. 1994. Climatización. Instalacions termofrigoríficas. Editorial Paraninfo, Madrid.

López Gómez, A. 1994. Las instalaciones frigorícas en las industrias agroalimentarias. AMV Ediciones, Madrid.

Mc Adams, W. 1978. Transmisión de calor. McGraw-Hill, México.

Maestre, J. (dir) 1993. Nuevo curso de ingeniería del frío. AMV Ediciones, Madrid.

Melgarejo, P. 1995. Aislamiento, cálculo y construcción de cámaras frigoríficas. AMV Ediciones, Madrid.

Pita, E.G. 1991. Principios y sistemas de refrigeración. Limusa, México.

Rapin, P.J. 1990. Instalaciones frigoríficas. 2 volums. Marcombo, Barcelona.

Part IV. Instal·lacions elèctriques

Alabern, X.; Humet, L.; Nadal, J.M.; Orille, M.A. i Serrano, J.A. 1988. Circuits elèctrics i la seva resolució. Eumo Editorial. Vic.

Alabern, X.; Humet, L.; Nadal, J.M.; Orille, M.A. i Serrano, J.A. 1989. Circuits trifàsics i la seva resolució. Eumo Editorial. Vic.

Boix, O. i Rull, J. 1993. Circuits elèctrics. Quaderns d'Aula nº1. Edicions de la Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona

Boix, O. i Rull, J. 1993. Instal·lacions elèctriques. Quaderns d'Aula nº4. Edicions de la Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona.

De Francisco, A.; Castillo, M. i Torres, J.L. 1993. La energía eléctrica en la explotación agraria y forestal. Ediciones Mundi-Prensa, Madrid.

Departament d'Indústria i Energia. 1991. Instal.lacions elèctriques de baixa tensió. Direcció General de Seguretat Industrial. Generalitat de Catalunya, Barcelona.

De la Plaza, S. 1997. Electrotecnia y electrificación rural. ETSIA Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

Gutiérrez J.L., García E., Adrados, C. 1993. Electrotecnia y electrificación rural. 2 volums. Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia, València.

Lagunas Marqués, A. 1999. Instalaciones eléctricas de baja tensión comerciales e industriales. Editorial Paraninfo, Madrid.

Roger Folch, J.; Riera Guasp, M. i Roldán Porta, C. 2002. Tecnología Eléctrica. Editorial Síntesis, Madrid. Rosell Polo, J.R. 2000. Circuitos eléctricos monofásicos y trifásicos: fundamentos téoricos y ejercicios resueltos. Edicions de la Universitat de Lleida, Lleida.

Seip, G.G. 1989. Instalaciones eléctricas. 3 volums. Siemens, Berlín.
 
Mètodes docents  
2n Curs. Anual. 12.0 Crèdits.
Teoria + Problemes: 10.5 crèdits. Pràctiques: 1.5 crèdits.
 
Tipus d'exàmens i avaluacions  
Examen final de teoria i problemes. Informe de pràctiques.
 
Informació addicional  
Part I. Hidràulica i instal·lacions de fluids (5 hores)

1. Reconeixement d’elements d’instal·lacions hidràuliques
2. Càlcul hidràulic de canonades a pressió i canals

Part III. Instal·lacions de calor i fred (5 hores)

1. Calibració de termoparells i termoresistències. Realització de le l'esquema de principi de la instal·lació de calefacció del laboratori.
2. Psicrometria: assaig d'una unitat evaporadora, d'un refrigerador evaporatiu i d'una torre de refrigeració.
3. Combustió: determinació del rendiment instantani d'una caldera.
4. Refrigeració: assaig d'una cambra frigorífica.

Part IV. Instal·lacions elèctriques (5 hores)

1. Reconeixement d’elements d’instal·lacions elèctriques
2. Càlcul de l’enllumenat d’una nau agrícola amb programes informàtics
3. Determinació de la instal·lació elèctrica d’una nau agrícola amb programes informàtics
4. Determinació de la tarifa elèctrica òptima
 
Llengua de les classes