Insegnamento FISICA TECNICA APPLICATA ALLE INDUSTRIE ALIMENTARI

Corso
Tecnologie e biotecnologie degli alimenti
Codice insegnamento
GP000788
Curriculum
Tecnologie olivicolo-olearie
Docente
Andrea Nicolini
Docenti
  • Andrea Nicolini
Ore
  • 54 ore - Andrea Nicolini
CFU
6
Regolamento
Coorte 2022
Erogato
2022/23
Attività
Caratterizzante
Ambito
Discipline delle tecnologie alimentari
Settore
ING-IND/10
Tipo insegnamento
Obbligatorio (Required)
Tipo attività
Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento
ITALIANO
Contenuti
Pompe e compressori. Macchine frigorifere a compressione e ad assorbimento. Condizionamento dell'aria e diagramma psicrometrico. Impianti termotecnici per l'industria alimentare. Conduzione termica. Convezione. Irraggiamento. Adduzione. Scambiatori di calore. Impiego di energie rinnovabili nell'industria agroalimentare. Acustica e controllo del rumore.
Testi di riferimento
1. M. Felli: Lezioni di Fisica Tecnica 1: Termodinamica, Macchine, Impianti, Nuova edizione a cura di Francesco Asdrubali, Morlacchi editore, 2004.
2. M. Felli: Lezioni di Fisica Tecnica 2: Trasmissione del Calore, Acustica, Tecnica dell'illuminazione, Nuova edizione a cura di Cinzia Buratti - Morlacchi editore, 2004.
3. Dispense a cura del docente
Obiettivi formativi
L'insegnamento di Fisica Tecnica Applicata alle Industrie Alimentari ha l'obiettivo principale di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali sugli impianti frigoriferi e termici impiegati nelle aziende alimentari, sui loro componenti specifici (scambiatori di calore, compressori, pompe idrauliche), sui relativi cicli di funzionamento e sui parametri che ne caratterizzano le prestazioni energetiche. Inoltre, vengono fornite agli studenti le nozioni fondamentali relative alle modalità di trasmissione del calore, con l'obiettivo di evidenziare la loro applicazione ai processi che caratterizzano la filiera agro-alimentare. Infine, altro obiettivo è quello di fornire agli studenti i concetti e le nozioni basilari relative alle problematiche acustiche negli ambienti di lavoro e in ambiente esterno, con particolare riferimento alle sorgenti sonore presenti nella filiera agro-alimentare.
Le principali conoscenze acquisite saranno:
1. le principali modalità e relazioni valide nel moto dei fluidi.
2. i componenti principali delle diverse tipologie di macchine frigorifere.
3. i parametri di lavoro delle diverse tipologie di macchine frigorifere.
4. gli schemi ed i cicli di funzionamento di macchine frigorifere.
5. i diagrammi di stato utili nel campo della refrigerazione.
6. gli schemi di funzionamento dei principali sistemi di condizionamento.
7. i metodi principali per la congelazione e surgelazione di prodotti alimentari.
8. le modalità esistenti di trasmissione del calore e le relative relazioni principali.
9. le principali grandezze acustiche.
10. le principali normative in campo acustico.
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
1. saper individuare la potenzialità di una macchina frigorifera compatibile con determinate specifiche.
2. saper calcolare l'effetto utile di una macchina frigorifera.
3. saper calcolare il rendimento energetico di una macchina termica.
4. saper analizzare i trattamenti dell'aria sul diagramma psicrometrico.
5. saper individuare la tipologia di sistema più adatto per la congelazione o surgelazione di prodotti alimentari.
6. saper applicare le relazioni matematiche relative alle modalità di trasmissione del calore ai casi più pratici.
7. saper individuare il corretto isolante termico per una determinata applicazione.
8. saper valutare le possibilità di fastidio o danno eventualmente prodotte da macchinari presenti nella filiera alimentare.
Prerequisiti
Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecnologie descritte nell'insegnamento è indispensabile conoscere i principi fondamentali dell'analisi matematica (quali derivate ed integrali) ed utile conoscere i principi fondamentali della termodinamica.
Metodi didattici
Il corso è organizzato come segue:
Modalità di insegnamento
Lezioni in aula sugli argomenti N. ore: 52
Esercitazioni in laboratorio N. ore: 2
Turni di laboratorio previsti N.: 4
Supporti per insegnamento e apprendimento:
- Video proiezioni delle lezioni
- Materiale didattico distribuito dal docente
- Testi consigliati per lo studio
- Dispense consegnate dal docente
- Dispense disponibili su sito web dedicato
Modalità di apprendimento (oltre alla frequenza delle attività didattiche):
- Lettura e studio personale su testi di riferimento
- Lettura e studio personale su materiale consegnato dal docente
- Lettura e studio personale su materiale on-line messo a disposizione dal docente
- Fare pratica di abilità di laboratorio
- Fare pratica di abilità tecniche
Altre informazioni
Frequenza: Raccomandata
Sede: Dipartimento di Scienze Agrarie Alimentari e Ambientali
Calendario delle attività didattiche: Controllare il sito web del Dipartimento: dsa3.unipg.it
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame prevede una prova orale, che consiste in una discussione della durata di circa 30 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. Saranno poste allo studente domande che verteranno sugli argomenti dei tre macrosettori associati alla fisica tecnica applicata alle industrie alimentari che costituiscono il corso, ossia termodinamica applicata, trasmissione del calore, acustica applicata.

Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa
Programma esteso
1. Termodinamica applicata
Lezioni teoriche
Principi base: entropia ed entalpia. Stati di aggregazione. Diagramma di stato di una sostanza pura. Diagrammi di stato: entropico, entalpico, frigorifero. Exergia. Sistemi termodinamici aperti. Equazione di continuità e di Bernouilli. Moto dei fluidi e macchine idrauliche. Proprietà dei fluidi in movimento. Moto laminare e turbolento. Perdite di carico. Diagramma di Moody. Pompe idrauliche, ventilatori e compressori. Macchine termiche. Motori e cogenerazione. Impianti termotecnici per le industrie agro-alimentari. Macchine frigorifere. Macchine a compressione di vapore saturo. Il frigorifero domestico. Cenni sulle pompe di calore a compressione. Macchine ad assorbimento: diagrammi PTX. Bilancio di massa. Cenni sulle pompe di calore ad assorbimento. Magazzini e trasporti frigoriferi. Condizionamento dell'aria. L'aria atmosferica. Grandezze psicrometriche. Il diagramma psicrometrico ASHRAE. Trattamenti dell'aria. Descrizione di un condizionatore. Regolazione a punto fisso. Impianti a tutt'aria e ad aria e mobiletti. Cenni sulle tecnologie del condizionamento e della distribuzione dei prodotti alimentari. Impianti di essiccazione e di stagionatura. Impianti di distillazione. Esempi di interventi di risparmio energetico: impianti a biomasse. Sostenibilità ambientale dei prodotti e processi dell'industria alimentare.
Esercitazioni in laboratorio
Esempi di condizionamento dell'aria e impiego dello psicrometro. Esempi in laboratorio di applicazioni frigorifere su impianti esistenti, di interventi di risparmio energetico e di impiego delle fonti rinnovabili.
2. Trasmissione del calore
Lezioni teoriche
Conduzione. Campi termici. Postulato ed equazione di Fourier. Parete piana con sviluppo interno di calore. Parete multistrato. Convezione. Analisi fenomenologica. Strato limite. Convezione naturale e forzata. Metodo dell'analisi dimensionale. Numeri di Reynolds, Prandtl, Grashof, Nusselt. Irraggiamento. Energia raggiante: leggi, proprietà, costante di assorbimento. Proprietà di emissione e assorbimento dei corpi condensati. Principio di Kirchhoff. Leggi del corpo nero. Proprietà radianti dei corpi. Effetto serra. Scambio di calore fra superfici piane affacciate. Applicazioni. Adduzione. Parete piana tra due fluidi: trasmittanza. Parete con intercapedine. Parete opaca esposta a irraggiamento solare. Scambiatori di calore. Raffreddamento di un corpo (frutta, carne e altri prodotti alimentari). Circuiti di distribuzione del calore. Parete vetrata esposta a irraggiamento solare. Materiali termoisolanti. Aletta di raffreddamento. Impiego dell'energia solare. Caratteristiche della radiazione solare. Dispositivi di captazione dell'energia solare e valutazione del loro rendimento.

3. Elementi di Acustica e controllo del rumore
Lezioni teoriche
Grandezze acustiche fondamentali. Onde e campi sonori: propagazione, sorgenti e spettri. Audiogramma normale. I rumori e il disturbo da rumore. Riverberazione. Materiali fonoassorbenti e fonoisolanti. Interventi per la protezione dai rumori. Misura e controllo del rumore negli impianti dell'industria agroalimentare. Normativa in campo acustico.
Esercitazioni in laboratorio
Strumentazioni acustiche. Il fonometro.
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