Implantación de almazara en Andújar (Jaén). Edificios e instalaciones auxiliares

i 8Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Ingeniería de las Tecnologías Industriales Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. Autor: Daniel Sánchez Guerrero Tutor: Rafael Valenzuela García Dpto. de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2021 Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. iii Proyecto Fin de Grado Ingeniería de las Tecnologías Industriales Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. Autor: Daniel Sánchez Guerrero Tutor: Rafael Valenzuela García Profesor asociado Dpto. de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2021 Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. v Proyecto Fin de Carrera: Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. Autor: Daniel Sánchez Guerrero Tutor: Rafael Valenzuela García El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2021 El Secretario del Tribunal Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. vii A mi familia A mis amigos A mis profesores Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. ix Agradecimientos En primer lugar, agradezco a todos mis profesores y en especial a don Rafael Valenzuela, su compromiso con la enseñanza, su implicación y su inestimable ayuda durante estos años, y en particular durante el transcurso de este proyecto. Agradezco a Fran y a los amigos de la Cooperativa San Rafael de Andújar, por abrirme las puertas de su casa y estar a mi disposición siempre que lo he necesitado. A mis compañeros de esta Escuela, por las horas de estudio, las dudas, los agobios y las alegrías compartidas durante estos años. Al Colegio Mayor Hernando Colón y todos los amigos que forman parte de esa casa, por darme a descubrir la vida universitaria en su plenitud y hacerme una mejor persona, por todos los grandes momentos vividos durante el grado universitario. Gracias a todos mis amigos, por haber sido un apoyo fundamental en los malos momentos y compartir con ellos tantas otras buenas vivencias. Por ser un ejemplo de amistad y de ayuda siempre. A mi familia, en especial a mis abuelos y a mis tatas, por enseñarme desde pequeño los valores que hoy intento transmitir. Por hacerme una persona íntegra, generosa y responsable. A mi hermana, a papá y a mamá. Por confiar en mí siempre, por apoyarme tanto académicamente como personalmente en todas las decisiones. Por ser mi principal guía y motivación, y un espejo en el que mirarse todos los días. Por enseñarme a ser como soy, por transmitirme todo vuestro cariño y vuestros valores. Porque con vosotros todo tiene sentido. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. xvii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2.1 Producción de aceites de oliva en las campañas 16/17, 17/18 y 18/19 [4]. 11 Tabla 2.2 Estimación del MAPA sobre la producción por comunidades en 2020 [18]. 13 Tabla 5.1 Balance de materia en la instalación. 35 Tabla 5.2 Dimensiones de la tolva de recepción. 39 Tabla 5.3 Dimensiones de la tolva de pesaje. 41 Tabla 5.4 Dimensiones de la tolva de almacenamiento. 42 Tabla 5.5 Características de cintas transportadoras. 43 Tabla 5.6 Balance de materia en el decánter. 51 Tabla 5.7 Balance de materia en la centrífuga. 52 Tabla 5.8 Balance de materia en la deshuesadora. 53 Tabla 5.9 Características de las bombas. 55 Tabla 5.10 Listado de equipos 61 Tabla 6.1 Volumen retirado en la parcela. 78 Tabla 6.2 Volumen aportado a la parcela 79 Tabla 6.3 Elementos de Naves A y B. 80 Tabla 6.4 Zapatas en Naves A y B. 81 Tabla 6.5 Dimensiones Naves A y B. 83 Tabla 6.6 Características de los suelos. 86 Tabla 6.7 Elementos de Nave C. 88 Tabla 6.8 Zapatas en Nave C. 89 Tabla 6.9 Dimensiones Nave C. 90 Tabla 6.10 Carga de viento en cubierta. 97 Tabla 6.11 Carga de viento en cubierta a presión. 113 Tabla 6.12 Carga de viento en cubierta a succión. 113 Tabla 7.1 Cuadros secundarios. 126 Tabla 7.2 Caudal instantáneo mínimo de sanitarios. 135 Tabla 7.3 Diámetro de las derivaciones individuales. 141 Tabla 7.4 Tuberías red de aguas negras. Redes de pequeña evacuación. 145 Tabla 7.5 Tuberías red de aguas negras. Colectores enterrados. 145 Tabla 7.6 Canalones. 147 Tabla 7.7 Bajantes. 147 Tabla 7.8 Colectores en red de pluviales de cubierta. 148 Tabla 7.9 Colectores en red de pluviales de contacto. 149 Tabla 7.10 Sectorización de la Almazara. 153 Tabla 7.11 Cumplimiento de superficie máxima. 155 Tabla 7.12 Sistemas de evacuación de humos. 157 Tabla 7.13 Sistemas automáticos de detección de incendio. 157 Tabla 7.14 Cálculo de tuberías de I.P.C.I. 159 Tabla 7.15 Presión mínima requerida en BIES. 159 Tabla 7.16 Sistema de hidrantes exteriores. 160 Tabla 7.17 BIES. 160 Tabla 7.18 Sistema de rociadores automáticos. 161 Tabla 7.19 Condiciones de diseño climatológicas. 163 Tabla 7.20 Valores de la transmitancia. 164 Tabla 7.21 Estimación de cargas. 164 Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. xix ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2.1 Superficie de olivar [11]. 4 Figura 2.2 Aceitunas de variedad picual [12]. 4 Figura 2.3 Variedades de olivo predominantes en España [2]. 5 Figura 2.4 Aceite de oliva para uso culinario [13]. 5 Figura 2.5 Criterios de calidad de las variedades de aceites de oliva [1]. 7 Figura 2.6 Denominaciones de Origen del AOVE en Andalucía [14]. 8 Figura 2.7 Molino de Ríos, en Alpandeire (Málaga), uno de los más antiguos de España [15]. 9 Figura 2.8 Evolución de la producción de Aceite de Oliva en el mundo en la última década [16]. 10 Figura 2.9 Países con mayor exportación de Aceite de Oliva en 2018 [17]. 10 Figura 2.10 Distribución de la superficie agrícola utilizada en España en 2016 [4]. 11 Figura 2.11 Gráfico de exportación de aceites en España [3]. 12 Figura 2.12 Principales países importadores del aceite de oliva español fuera de la UE [17]. 12 Figura 2.13 Localización de las almazaras nacionales (elaboración propia). 14 Figura 4.1 Superficie de olivar en Andalucía. 18 Figura 4.2 Comarcas de la provincia de Jaén. 18 Figura 4.3 Situación estratégica de Andújar [9]. 19 Figura 4.4 Ubicación del Polígono Industrial Ave María en el término municipal de Andújar [10]. 20 Figura 4.5 Parcelas seleccionadas [10]. 20 Figura 4.6 Climograma de Andújar [19]. 21 Figura 5.1 Diagrama de flujos del proceso. 24 Figura 5.2 Diagrama de flujos. Zona 1. 25 Figura 5.3 Terminal de descarga a tolva de recepción. 26 Figura 5.4 Boca de la tolva de recepción. 26 Figura 5.5 Máquina de limpieza y lavado. 27 Figura 5.6 Zona de lavado y despalillado. 27 Figura 5.7 Tolvas de pesaje. 28 Figura 5.8 Tolvas de almacenamiento [21]. 29 Figura 5.9 Diagrama de flujos. Zona 2. 30 Figura 5.10 Decánter horizontal de dos fases. 31 Figura 5.11 Centrífugas verticales 32 Figura 5.12 Diagrama de flujos. Zona 3. 33 Figura 5.13 Bodega [22]. 33 Figura 5.14 Envasadora [23]. 34 Figura 5.15 Balance de materia. 36 Figura 5.16 Modelo estimado de la tolva de recepción. 38 Figura 5.17 Dimensiones estimadas de la tolva de recepción. 38 Figura 5.18 Equipo compacto de limpieza y lavado [24]. 39 Figura 5.19 Sistema continuo de pesaje [25]. 40 Figura 5.20 Modelo estimado de la tolva de pesaje. 41 Figura 5.21 Tolvas de almacenamiento [24]. 41 Figura 5.22 Modelo estimado de la tolva de almacenamiento. 42 Figura 5.23 Cinta transportadora [24]. 43 Figura 5.24 Perfil transversal de la cinta transportadora [26]. 44 Figura 5.25 Datos de entrada para P1 [26]. 46 Figura 5.26 Datos de entrada para P3 [26]. 46 Figura 5.27 Molino modelo M30 de Centrifugación Alemana [27]. 48 Figura 5.28 Dimensiones del molino M30 [27]. 48 Figura 5.29 Termobatidora B040CA [27]. 49 Figura 5.30 Dimensiones del modelo de termobatidora B040CA [27]. 50 Figura 5.31 Decánter HSD-150-CA [27]. 50 Figura 5.32 Dimensiones del modelo de decánter horizontal [27]. 51 Figura 5.33 Tamiz T-20 [27]. 51 Figura 5.34 Centrífuga vertical SCP-250-CA [27]. 52 Figura 5.35 Depósito aclarador [27]. 53 Figura 5.36 Partes de la deshuesadora [24]. 54 Figura 5.37 Dimensiones de la deshuesadora [24]. 54 Figura 5.38 Modelo de envasadora [28]. 59 Figura 5.39 Diagrama del proceso. 63 Figura 6.1 Matriz Relacional de Actividades. 65 Figura 6.2 Propuesta de Layout. 65 Figura 6.3 Recorrido de los vehículos. 67 Figura 6.4 Zona de recepción. 68 Figura 6.5 Zona de molturación. 69 Figura 6.6 Bodega. 69 Figura 6.7 Caldera Ares 180 [30] 72 Figura 6.8 Almacenes, zona noble y salas auxiliares. 73 Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. xxi Figura 6.9 Dimensiones del Centro de Transformación [33]. 74 Figura 6.10 Garita de control [34]. 74 Figura 6.11 Báscula de sobresuelo [35]. 75 Figura 6.12 Aparcamientos con marquesina [36]. 75 Figura 6.13 Vallado rígido con muro de obra [37]. 76 Figura 6.14 Puerta corredera automática [38]. 76 Figura 6.15 Vista en planta del sótano. 77 Figura 6.16 Muelle de carga. 78 Figura 6.17 Modelos de pórticos de naves A y B. 82 Figura 6.18 Panel sándwich [40]. 83 Figura 6.19 Lucernario continuo [41]. 84 Figura 6.20 Cerramiento lateral. Placas de hormigón prefabricado [42]. 84 Figura 6.21 Grado de impermeabilidad mínimo exigido a los suelos (CTE DB HS 1) [45]. 85 Figura 6.22 Clasificación de los suelos según su resbaladicidad (CTE-DB SUA) [46]. 86 Figura 6.23 Falso techo en zonas administrativas [47]. 87 Figura 6.24 Modelos de pórticos de nave C. 89 Figura 6.25 Chapa metálica de cubrición [48]. 90 Figura 6.26 Descripción del peto de chapa [49]. 91 Figura 6.27 Diseño de explanada [50]. 92 Figura 6.28 Diseño del firme [50]. 92 Figura 6.29 Sistema de cubrición del sótano. 93 Figura 6.30 Coeficiente de presión en paramentos verticales. Nave a dos aguas [51]. 95 Figura 6.31 Hipótesis de viento lateral y frontal sobre cerramiento. 96 Figura 6.32 Coeficiente de presión para cubiertas. Nave a dos aguas [51]. 97 Figura 6.33 Diagrama de esfuerzos de las correas. 99 Figura 6.34 Cargas aplicadas en el plano X-Z. 101 Figura 6.35 Diagrama de axiles. 102 Figura 6.36 Diagrama de cortantes. 102 Figura 6.37 Diagrama de flectores. 103 Figura 6.38 Diagrama de axiles. 107 Figura 6.39 Diagrama de cortantes. 108 Figura 6.40 Diagrama de flectores. 108 Figura 6.41 Coeficientes de presión en cubierta. Nave C [51]. 112 Figura 6.42 Diagrama de esfuerzos de las correas. 115 Figura 6.43 Cargas aplicadas en el plano X-Z. 116 Figura 6.44 Diagrama de axiles (compresión). 117 Figura 6.45 Diagrama de cortantes. 117 Figura 6.46 Diagrama de flectores. 117 Figura 6.47 Diagrama de axiles (tracción). 118 Figura 6.48 Diagrama de esfuerzos. Sótano. 121 Figura 7.1 Elementos de un CT. 124 Figura 7.2 Características de los conductores. 134 Figura 7.3 Tabla de cálculo eléctrico en conductores. 134 Figura 7.4 Estimación de diámetro de tuberías de agua fría. 138 Figura 7.5 Estimación de diámetro para tuberías de ACS. 139 Figura 7.6 Pérdidas en el punto de consumo más desfavorable. 140 Figura 7.7 Disposición canalones con muro de elevación. 146 Figura 7.8 Disposición canalón central. 146 Figura 7.9 Recopilación de datos de P.C.I. 153 Figura 7.10 Cálculos en sistema de climatización. 166 Figura 7.11 Unidad condensadora. 166 Figura 7.12 Unidades interiores de climatización. 167 Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. xxiii Notación m Masa C Capacidad ρ Densidad aceite ρc Densidad corregida ρa Densidad aceituna f Factor de corrección Cd Capacidad de diseño H Altura A Área ABM Área de base mayor ABm Área de base menor Q Capacidad o caudal v Velocidad P Potencia ƞ Rendimiento g Aceleración de la gravedad D Diámetro λ Factor de fricción L Longitud Ɛ Rugosidad Re Número de Reynolds Hg Altura geométrica μ Coeficiente viscosidad dinámica q Carga superficial o lineal ɣ Coeficiente de mayoración de acciones Ψ Coeficiente de simultaneidad PP Peso propio D Acción determinante ND Acción no determinante V Carga de viento N Carga de nieve SC Sobrecarga de uso fy Límite elástico Wpl Módulo resistente plástico XEd Valor de cálculo Xc,Rd Valor límite de resistencia Xb,Rd Valor límite de estabilidad s Flecha Xadm Valor admisible M Momento flector V Esfuerzo cortante N Esfuerzo axil E Módulo de Young I Inercia Xcr Valor crítico S Superficie o sección I Intensidad V Tensión o voltaje ΔV Caída de tensión Cos Ψ Factor de potencia (f.p.) ɣ Conductividad eléctrica 1 1 OBJETO DEL PROYECTO El objeto de este proyecto básico es diseñar la construcción de una almazara industrial para la producción y envasado de Aceite de Oliva Virgen en el término municipal de Andújar (Jaén), incluyendo los edificios y las instalaciones auxiliares necesarias para su funcionamiento. Esta Almazara moderna debe cumplir dos objetivos principales. Desde el punto de vista constructivo, la almazara se diseña con el fin optimizar el proceso de obtención del aceite que se traduce en la mejora de la calidad y de los tiempos de producción, y desde el punto de vista comercial, el diseño de una envasadora anexa a la almazara implica realizar el envasado del propio aceite en la instalación, y así generar una rentabilidad económica importante, al evitar la venta de aceite a envasadoras externas. Para lograr el objetivo marcado, se propone la distribución en planta óptima y la construcción de la instalación de forma que consiga optimizar el beneficio de la producción del aceite, al realizar el procesado y envasado en la misma instalación, encuadrada en la provincia jiennense, principal productora de aceite a nivel mundial. Antecedentes 8 Figura 2.6 Denominaciones de Origen del AOVE en Andalucía [14]. 2.2. Aceite de oliva en la historia [1] El olivo es originario de la región del Oriente Próximo, en concordancia con las civilizaciones de Persia y Mesopotamia, y de ahí se extendió a las regiones vecinas bañadas por el Mediterráneo, siendo la primera constancia del prensado de la aceituna hacia el 5000 a.C. Aunque utilizando métodos primitivos de prensado, las civilizaciones cretense y egipcia fueron las primeras en comercializar el aceite de oliva, y más tarde los fenicios permitieron la expansión del cultivo del olivar hasta llegar a la Península Ibérica. Más tarde, los romanos fueron pioneros en utilizar el aceite de oliva con fines alimenticios, pues antes los griegos lo usaban como ungüento y con fin farmacéutico. Éstos además mejoraron el sistema de producción del aceite lo que supuso el inicio de la mecanización del prensado mediante prensas de tornillo. A finales del siglo XIX, comenzó el desarrollo tecnológico del proceso del aceite gracias a la introducción de la prensa hidráulica, que más tarde derivó en otras formas de extracción mecánica del aceite con estudios sobre la extracción parcial y la centrifugación. Este fenómeno alcanzó su excelencia en los años 50 con la presentación del primer decánter basado en la centrifugación continua de la pasta de aceitunas. No obstante, este proceso sigue siendo objeto de mejora con la llegada de las nuevas tecnologías y con la Tercera Revolución Industrial, cuyos retos en los futuros años son la digitalización de los procesos y la producción de forma óptima, desde el punto de vista económico, de la calidad del aceite, y con el ‘compromiso verde’ para preservar el medioambiente mediante el uso de energías renovables. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 9 Figura 2.7 Molino de Ríos, en Alpandeire (Málaga), uno de los más antiguos de España [15]. 2.3. Aceite de oliva en la actualidad En la actualidad existen casi 12 millones de hectáreas dedicadas al olivar en el mundo. Dichos olivares se pueden destinar a dos usos principales: la producción de aceituna en mesa o de aceite. El 86% de dicha superficie está destinada a la producción de aceite en Almazara, lo que implica que la mayoría de los productores centran su cosecha en la obtención de aceite de máxima calidad. [4] La importancia de esto se observa en la gran expansión de la superficie de olivar en los últimos 15 años, motivada por la rentabilidad de este producto, y la relevancia social que el aceite de oliva está alcanzando debido a sus múltiples beneficios, especialmente en el ámbito culinario. 2.3.1. Sector oleícola en España [1] A principios del siglo XXI, el aceite de oliva representaba un escaso 3% del consumo de aceites, sin embargo, su alto valor implica un importante porcentaje del comercio mundial de aceites (15%). La producción de este ‘oro líquido’ se sitúa en los países del Mediterráneo, con más del 95%, y en especial en los países de la Comunidad Económica Europea. El rendimiento del olivar en la región mediterránea permite que, además de desarrollar un producto de gran calidad para consumo local, haya tal excedente que permite a algunos países ser el motor económico mundial del sector oleícola. España es el principal productor de aceite de oliva a nivel mundial, con una capacidad productiva y de exportación mucho mayor que algunas potencias olivareras de la cuenca del Mediterráneo como Italia o Grecia. Antecedentes 10 Figura 2.8 Evolución de la producción de Aceite de Oliva en el mundo en la última década [16]. La sobresaliente producción oleícola en el país hace que España sea el primer exportador mundial de aceite de oliva, con más de un millón de toneladas anuales en 2020. Representa el 60% de la producción de la Unión Europea y el 45% de la mundial. A su vez, el aceite de oliva es el tercer producto agroalimentario exportado desde España, detrás de los cítricos y la carne de porcino. [5] Figura 2.9 Países con mayor exportación de Aceite de Oliva en 2018 [17]. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 11 Los datos reflejados se deben a dos principales causas: en el terreno agrícola, España alberga una notable extensión de olivar, tanto a nivel cuantitativo como a nivel cualitativo, y en el terreno industrial, la capacitación de procesar el aceite a través de las Almazaras y comercializarlo. Es cierto que, en el caso de España, la primera causa tiene mayor peso que la segunda, pues la capacidad de producción de aceite es mayor que la capacidad comercializadora, debido sobretodo a un déficit logístico en este sector. [4] Centrando la atención en el terreno agrario, España presentaba un 9,8% de la superficie agrícola destinada al olivar en 2016, de la cual un 87% se dedican a explotaciones de secano. Pese a no ser una superficie muy extensa, ésta resulta suficiente para tener producciones muy altas de aceite, principalmente concentradas en el sur del país. Figura 2.10 Distribución de la superficie agrícola utilizada en España en 2016 [4]. El otro aspecto estudiado es la producción y la comercialización. En las tres últimas campañas, en España se han molturado cerca de 7 millones de aceituna, con un rendimiento medio del 20%. El 70% del aceite obtenido ya es aceite de oliva virgen, mientras que el 30% es lampante. Tabla 2.1 Producción de aceites de oliva en las campañas 16/17, 17/18 y 18/19 [4]. Antecedentes 12 Las exportaciones de Aceites y Grasas en el país han crecido hasta un 68,5% en la última década (2010-2019), siendo el aceite de oliva el principal aceite exportado con un 71% del peso de este grupo. El destino prioritario es la Unión Europea (58,6%), aunque se abren otros mercados como el Oriental. Estos datos demuestran que el mercado del Aceite de Oliva está en auge, por su dedicación a un producto de calidad cada vez más demandado mundialmente [3]. Figura 2.11 Gráfico de exportación de aceites en España [3]. [3] Pese a que la capacidad de producción del aceite crece paulatinamente y se sitúa por encima del millón de toneladas anuales, el precio medio del AOVE descendió hasta 2,80 €/kg el pasado año, motivado por políticas arancelarias hacia los productos alimentarios españoles, ligero descenso de la demanda y excedente de producción en años de bonanza olivarera. Si bien, el mercado parece prosperar alentado por la presencia de potentes mercados emergentes como el Norteamericano y el Oriental. Figura 2.12 Principales países importadores del aceite de oliva español fuera de la UE [17]. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 13 2.3.2. Sector oleícola en Andalucía [4] Andalucía es la región con mayor producción de aceite de oliva, con el 83% de la producción nacional en 2019. En el ámbito agrario, esta región engloba el 65% de hectáreas de olivar y el 45% de las explotaciones olivareras del país, a lo que se añade que Andalucía concentra el 46% de almazaras. Estos datos evidencian que Andalucía es la región más próspera en lo que al sector oleícola respecta, debido a innumerables factores como su clima y orografía favorables para el olivar, y su más que conocida dedicación económica y social al aceite de oliva. Tabla 2.2 Estimación del MAPA sobre la producción por comunidades en 2020 [18]. Comunidad Autónoma Producción (t) Andalucía 1.368.003 Jaén 670.000 Castilla La Mancha 105.511 Extremadura 55.500 Cataluña 24.000 Comunidad Valenciana 23.562 TOTAL ESPAÑA 1.621.883 Dentro de esta región, la provincia de Jaén es la mayor productora de aceite con casi medio millón de toneladas molturadas anualmente en 325 almazaras, el 38% de las existentes en Andalucía. En Jaén toman mucha importancia las sociedades cooperativas, las cuales engloban el 55% de almazaras de la provincia. Es por todo esto que Jaén, al ser la provincia con mayor exportación de aceite de máxima calidad a nivel nacional, se propone como una opción ventajosa para la inversión por parte del promotor. Pese al peso de producción que presenta Jaén, no reporta económicamente el beneficio esperado debido a numerosos motivos. Uno de ellos es el fundamento constructivo de las almazaras, es decir, el enfoque constructivo de una almazara requiere de una modernización: una distribución en planta moderna que se adapte a una maquinaria más domotizada y al personal, y un compromiso con el medioambiente, además de incluir algunos elementos que reportan valor añadido al producto, como la incorporación de una envasadora junto a la almazara. El 40% de las envasadoras se ubican en almazaras, por lo que las productoras restantes envían el aceite a envasadoras de mayores núcleos industriales (Cataluña, Valencia…). Esta realidad muestra que Andalucía y, en especial, Jaén dejan escapar una materia prima imprescindible debido a su pobre adaptación al mercado. Por este motivo, el promotor desea la inclusión de envasadoras para aprovechar la escasa oferta con la que cuenta Jaén. Otros aspectos interesantes de desarrollar la implantación en Jaén es el tipo de aceituna molturada. En este caso, en Jaén predomina la variedad picual, la cual representa el 40% de la superficie de olivar española y es una de las variedades más implantadas en los nuevos cultivos, debido a su buen rendimiento y su precocidad en la maduración. [2] La implantación de una Almazara que procesa principalmente aceite de variedad picual procedente de la campiña sur jiennense, implica que este aceite de calidad suprema pueda obtener la Denominación de Origen Protegida ‘Campiñas de Jaén’. Antecedentes 14 Figura 2.13 Localización de las almazaras nacionales (elaboración propia). 54 28,52 17,48 Resto de España Resto de Andalucía Jaén 16 3 ALCANCE Este proyecto básico de ingeniería comprende la construcción de una almazara industrial para la obtención de aceite de oliva virgen, definiendo los distintos edificios e instalaciones auxiliares necesarias para su funcionamiento. Esta almazara tiene el fin de molturar unas 15.000 toneladas anuales de aceituna de variedad picual, y el envasado de aceite de oliva virgen en distintos modelos destinados a la venta al público. Considerando que el rendimiento estimado de la aceituna es del 20%, se obtienen por tanto unas 3.000 toneladas anuales de aceite entre los meses de noviembre y febrero, que son aquellos donde la almazara está a pleno rendimiento, coincidiendo con el periodo de recolecta de la aceituna. El aceite de oliva obtenido debe ser de máxima calidad, mediante un proceso moderno que cuenta con líneas de trabajo automatizadas con los medios de trabajo más actuales en este campo. El aceite se pretende que se expida con la Denominación de Origen Campiñas de Jaén, contando con una calidad y un sabor únicos de la tierra. El promotor pretende realizar esta planta industrial en un solar ubicado en un terreno industrial del término municipal de Andújar, en cumplimiento con la legislación vigente referida a plantas de procesos de productos agroalimentarios, normativa medioambiental, etc. El compromiso con el medioambiente debe ser pleno, de acuerdo con el cumplimiento del Estudio de Impacto Ambiental de esta planta industrial, considerando de especial importancia la gestión de residuos sólidos, el vertido de residuos líquidos, las posibles emisiones a la atmósfera, el impacto lumínico y acústico, entre otros. El desarrollo del proyecto incluye los siguientes apartados: • Definición del proceso productivo a nivel cualitativo, con el fin de conocer la obtención del aceite y los equipos necesarios para conseguirlo, y a nivel cuantitativo, marcando diversas estimaciones sobre la producción del aceite de oliva y un dimensionamiento de los equipos. • Argumentación sobre el lugar elegido para la implantación de la almazara, considerando un emplazamiento estratégico como punto común de transporte de la materia prima por parte de los agricultores y con buena línea comercializadora a nivel regional y/o nacional. • Una vez elegida la parcela y dimensionado los equipos, definición de las infraestructuras necesarias para la implantación de la almazara con su correspondiente envasadora, y propuesta de distribución en planta óptima de las zonas de trabajo que engloban esta planta industrial, atendiendo al compromiso con la optimización del producto y la mejora de su calidad, al igual que el ahorro de costes logísticos. • Estudio de las alternativas de disposición de los edificios (material, dimensiones, tipología, etc), cálculo de estructuras. • Definición y dimensionamiento de las instalaciones auxiliares necesarias para el funcionamiento óptimo de la Almazara, tales como instalación eléctrica, red general de distribución de agua y saneamiento, protección contra incendios, red de ventilación, decisión sobre la implantación de placas solares, etc. Proceso Productivo 24 Figura 5.1 Diagrama de flujos del proceso. 5.1.1 Zona de recepción El patio de la almazara comprende la llamada ‘zona sucia’ de la instalación, pues en este lugar abierto entran los remolques de materia prima y se ubica la maquinaria necesaria para obtener la aceituna totalmente lista para su procesado. Los procesos llevados a cabo en el patio son los siguientes: • Transporte y descarga de las aceitunas en tolvas. • Limpieza y lavado de la materia prima. • Pesaje de las aceitunas ya limpias. • Almacén provisional en tolvas de regulación. Se recomienda que la mayoría de procesos se realicen en una zona cubierta por el hecho de que la lluvia puede afectar al funcionamiento de la maquinaria y tolvas, que son equipos metálicos, al rendimiento de la aceituna que se ve mermado con el agua, y al bienestar de los operarios. Sin embargo, no es necesario que haya Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 25 cerramientos, pues la temperatura no es un hecho diferencial en esta parte del proceso productivo. Figura 5.2 Diagrama de flujos. Zona 1. Transporte y descarga El transporte de la aceituna se realiza mediante tractores con remolques de diferente tonelaje. Dichos tractores llevan una baja velocidad por lo que acceden a la Almazara a través de carreteras secundarias, en este caso la JA-2323. El planteamiento que se debe tener a la hora de dimensionar la almazara es conseguir procesar el aceite simultáneamente a la recepción de la aceituna. Se debe tener en cuenta dos factores diferenciales a la hora de realizar este dimensionamiento: el primero de ellos es el hecho de que la recepción de la aceituna se realiza en remolques de grandes cantidades que descargan puntualmente a la instalación, mientras que el proceso productivo es continuo con una capacidad horaria limitada, y el segundo, es necesario que la almazara sea capaz de procesar la aceituna recibida diariamente, para no acumular materia prima en las tolvas, lo que supone una pérdida de calidad importante. Los remolques entran en la instalación situándose encima de una rejilla donde se descarga la materia prima. Esta rejilla se sitúa por encima de una tolva de recepción de las aceitunas, que se encuentra en un sótano y donde se producirá la descarga de todo el material. En la instalación se dispondrán varios terminales de descarga en paralelo, para que se pueda realizar una descarga simultánea de los remolques, o separar diferentes aceitunas según el tipo, la madurez o la calidad (si son de vuelo o suelo). La rejilla dispuesta debe tener suficiente resistencia para soportar el peso del remolque y además permitirá el paso de la materia prima en bruto, formada por hojas, ramas y aceituna, para que posteriormente llegue a la tolva. Por su parte, la tolva es de forma troncopiramidal para facilitar la caída pausada de la aceituna hasta una boca que conecta con una cinta transportadora. Además, el material que forma la tolva es acero inoxidable, pues debe evitar oxidarse para así no dañar la materia prima, con la que está en permanente contacto. Proceso Productivo 26 Figura 5.3 Terminal de descarga a tolva de recepción. Figura 5.4 Boca de la tolva de recepción. Limpieza y lavado La materia prima se transporta de las tolvas de recepción hasta la máquina despalilladora mediante cintas transportadoras. Esta máquina despalilladora es multidisciplinar y está ensamblada de una pieza, con tres objetivos claros: • Limpieza de la materia prima, es decir, eliminación de las ramas, hojas y otros restos ligeros – llamado comúnmente ‘hojín’ - para así evitar la contaminación del producto o dañar la maquinaria. Para realizar esta limpieza, la máquina está equipada con un aspirador lo suficientemente potente como para retirar las ramas y hojas, y una caída en forma de criba o conjunto de rodillos que faciliten el deslizamiento de las aceitunas. El material sólido residual, apartado por la corriente de aire producida por el aspirador, se recoge en una bandeja hacia una playa de barrido. Este subproducto se podrá almacenar en tolvas o trojes, y destinarlo para venta como biomasa. • Lavado de las aceitunas, que se produce en caso de que sea necesario al incluir la materia prima piedras o barro. Se realiza a través de un tubo con circulación forzada de agua que permite el lavado del fruto. Se debe disponer de un sistema bypass para que el operario pueda optar por el lavado de la aceituna en caso de que se considere necesario. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 27 El lavado se produce a través de una corriente de agua aplicada a las aceitunas que flotan por diferencia de densidad, mientras que el resto de materiales quedan sumergidos o diluidos en agua. Tras este lavado, la aceituna sale limpia y se somete a un secado parcial para evitar la pudrición del fruto. Esta corriente de agua recoge los sedimentos y los introduce en bandejas escalonadas, e incluso en el caso de poder incluir elementos metálicos, se puede colocar un imán para evitar que esos elementos puedan dañar los equipos de la molienda. El objetivo de utilizar un sistema de agua cerrado para el lavado es disminuir el uso de agua para cada lavado, optimizando costes y reduciendo el impacto medioambiental. No obstante, cuando se cumple un número de ciclos se debe cambiar el agua, puesto que acoge cierto contenido de grasas. • Por último, se incluye el proceso de despalillado que consiste en retirar los restos de tallos y hojas que no han podido ser apartados anteriormente. Figura 5.5 Máquina de limpieza y lavado. Figura 5.6 Zona de lavado y despalillado. Proceso Productivo 28 Pesaje y toma de muestras Las aceitunas se transportan a través de una cinta transportadora hasta unas balanzas electrónicas que trabajan en un pesado en continuo, es decir, se dispone un sistema de doble tolva de pesado que contabiliza el peso introducido en estas, y que se abren cuando se llega a la cantidad determinada. Simultáneamente, se debe tomar una muestra de la partida de aceitunas y realizarle un exhaustivo análisis en el laboratorio, para comprobar si cumple los requisitos mínimos para su procesado. Figura 5.7 Tolvas de pesaje. Almacenamiento de aceituna La descarga de las balanzas se produce en cintas transportadoras hasta unas tolvas de almacenamiento de la materia prima de grandes dimensiones situadas en el interior de la instalación, las cuales se disponen para evitar los denominados ‘cuellos de botella’ en la temporada alta de cosecha, donde es probable que la velocidad de llegada de la aceituna sea mayor que la producción horaria de aceite. No obstante, el tiempo de residencia de la aceituna en la tolva no debe sobrepasar las 48 horas según lo estipulado por la D.O. ‘Campiñas de Jaén’, pues la materia prima puede verse dañada por aplastamiento, oxidación u otros motivos, lo que disminuye la calidad del aceite obtenido. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 29 Figura 5.8 Tolvas de almacenamiento [21]. 5.1.2 Zona de operación La aceituna ya limpia se almacena en tolvas de gran tamaño, las cuales conectan mediante un tornillo sinfín con el proceso de molienda de la materia prima que se realiza en una nave interior, a lo que se denominará ‘zona limpia’ pues estará destinada solamente a la producción del aceite por medios mecánicos. Esta cadena de procesos hasta la obtención del aceite es la siguiente: • Molienda de la aceituna para obtener pasta de aceituna • Batido de la pasta de aceituna • Centrifugación con decánter horizontal de dos fases • Tamizado del aceite • Decantación mediante centrífuga vertical Todos estos procesos se realizan en el interior de una nave, puesto que es el trabajo más ‘fino’ en relación con la calidad del producto final, y las máquinas utilizadas deben tener un especial cuidado. Además, esta área de trabajo debe estar controlada más exhaustivamente por expertos, por lo que conviene tener una sala de control para informatizar los diversos datos obtenidos. Proceso Productivo 30 Figura 5.9 Diagrama de flujos. Zona 2. Molienda Esta etapa se basa fundamentalmente en la extracción del aceite, que se produce debido a la rotura de los tejidos del mesocarpo de la aceituna que liberan pequeñas gotas de aceite. A día de hoy, existe maquinaria especializada para la molienda, conocida como molino de martillos metálico, el cual está formado por un rótor de acero inoxidable que mediante el giro de sus martillos producen la rotura de las aceitunas que caen en su interior hasta formar una especie de fluido viscoso con trazas sólidas llamado ‘pasta de aceitunas’. En la actualidad, se han desarrollado diferentes tipos de molinos en función de la forma de rotura de la materia prima, de la velocidad de giro y de la capacidad horaria de trabajo, según las necesidades de producción en la almazara. Batido El batido se realiza con el fin de romper la emulsión aceite-agua que expulsa la aceituna en la molienda para que aumente la cantidad de aceite libre. Mediante un batido lento y continuo, se consigue que en la pasta de aceituna se vayan homogeneizando grandes gotas de aceite, creando así la fase oleosa. El batido se realiza con termobatidoras de acero inoxidable cilíndricas con rotores móviles que presentan palas con diversos tamaños y formas. Además, durante el batido aumenta la temperatura de la pasta debido a la circulación de agua caliente en la camisa de la batidora, propulsada desde una caldera. No obstante, la temperatura la pasta no debe exceder los 30 ºC. En función del tiempo y de la temperatura de batido, se puede variar el rendimiento del aceite y la cantidad de polifenoles que este presenta. Se deben cuidar estos dos parámetros pues son fundamentales para conseguir un aceite de la calidad deseada. Decánter horizontal Desde la batidora, la pasta es transportada por medio de bombas y tuberías hasta la zona de centrifugación. El objetivo de la centrifugación es separar dos líquidos inmiscibles mediante fuerzas centrífugas, lo que en este caso se traduce en separar aceite y alperujo. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 31 El decánter horizontal utilizado es de dos fases, por lo que presenta la entrada principal de la pasta y dos salidas, una destinada a extraer el aceite mezclado con agua vegetal, mientras que la segunda salida se destina al alperujo. El alperujo es una mezcla semisólida de material procedente de la aceituna, el cual contiene hueso, piel y partículas de mesocarpo, además de un pequeño porcentaje de aceite y agua vegetal. Este material se debe tratar adecuadamente para obtener otros subproductos. Por esto, se hablará sobre el tratamiento del alperujo en el apartado 5.1.2.5. Por otra parte, el aceite extraído se traslada a una centrífuga vertical para depurar la concentración de aceite. Posteriormente, se puede incluir un filtro que realice las funciones de tamizado del aceite, es decir, este equipo tendrá como objetivo retener las partículas sólidas que aún puede contener el aceite tras salir del decánter. Este filtro se debe limpiar cada cierto número de operaciones para garantizar la efectividad del tamizado. Figura 5.10 Decánter horizontal de dos fases. Centrífuga vertical Esta máquina consta de una carcasa con un rótor interno cuyo objetivo es recibir aceite de la centrífuga horizontal y separar el aceite en un alto porcentaje de pureza de posibles restos de agua vegetal aún remanentes. La forma de realizar el proceso es mediante centrifugación, aunque muchas factorías todavía utilizan el método de la decantación, el cual resulta bastante más tedioso al tener una duración incompatible con la producción horaria de la almazara. El agua residual extraída se deriva hacia el exterior de la instalación a una balsa de evaporación si la legislación vigente lo considera oportuno, o bien se almacena en depósitos con destino a una planta de tratamiento. Mientras tanto, el aceite puede destinarse ya a su almacenamiento en la bodega, pues cumple con los requisitos para comercializarse como AOV. Antes de bombear el aceite a la bodega, se disponen de unos depósitos de registro, donde el operario puede observar la calidad del aceite y determinar si contiene alguna traza indeseada. Proceso Productivo 32 Figura 5.11 Centrífugas verticales Tratamiento de los subproductos Los subproductos deben tratarse debidamente con el cumplimiento de la legislación en el ámbito medioambiental, con el objetivo de reducir al mínimo las emisiones de estos. Los subproductos principales obtenidos en la instalación son tres: • Resíduos sólidos de la limpieza y el lavado, tales como ramas, hojas y piedras. Estos se acumulan en la explanada donde a través de una cinta transportadora se cargarán en tolvas que se vacían en camiones destinados al campo. • Agua vegetal, agua de lavado, agua de procesos, etc. Este fluido contiene restos vegetales, de grasas o incluso barro, por lo que se destina a una balsa de evaporación o a una EDAR, siendo recogida por un camión cisterna desde un depósito auxiliar. • El alperujo, que es la mezcla de aceite, agua vegetal y los restos sólidos de la aceituna con un 60% de humedad aproximadamente, se lleva desde el decánter a la máquina deshuesadora para obtener el hueso de la aceituna, y posteriormente se destina a una segunda extracción si el maestro de la almazara lo considera rentable. Una vez realizada la segunda extracción, el alperujo restante formado prácticamente por orujo muy húmedo, se traslada mediante tuberías hasta un depósito auxiliar en el exterior, y será recogido por camiones y llevado a las orujeras. Mientras tanto, el hueso se destina como combustible para la caldera y si aparecen excedentes, se puede almacenar en tolvas y venderlo al por mayor. Lo más relevante del tratamiento de los subproductos es observar que ninguno de ellos es desaprovechado, pues el orujo y el hueso pueden venderse como derivados del proceso, mientras que los restos sólidos y líquidos del proceso se llevan al campo o a balsas de evaporación, según corresponda. 5.1.3 Bodega y Envasadora Esta zona de trabajo se corresponde con el almacén final del aceite destinado al consumo en tanques de acero inoxidable, y al envasado de este aceite en distintos recipientes en función de lo acordado con el departamento de ventas de la empresa. Este recinto será una parte totalmente limpia de la instalación, pues está destinada a la expedición del aceite, y Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 33 por tanto se tratará de ubicar de forma opuesta al patio de almazara, que resulta ser el lugar más sucio. Figura 5.12 Diagrama de flujos. Zona 3. Bodega El aceite se almacena en una sala llamada bodega, que cuenta con una serie de depósitos de gran envergadura de acero inoxidable. El aceite debe mantenerse en un lugar fresco y seco, alejado de la luz natural y con temperaturas menores de 28 ºC aproximadamente, para así mantener sus propiedades el máximo tiempo posible. En función de las perspectivas de ventas de la almazara, el tiempo de residencia del aceite en estos tanques varía. En este caso, se propone que el tiempo de residencia del aceite será de, como máximo, 9 meses. Esto implica que todo el aceite producido durante la campaña se almacena en los tanques y se irá vendiendo a lo largo de todo el año, procurando dejar los depósitos vacíos a final de verano para preparar la siguiente temporada. Esta es la manera de operar de la mayoría de almazaras, pues se permiten especular con los precios de mercado durante todo el año, lo que ayuda a que el aceite no sea un producto sólo de temporada como puede ser la fruta, sino que este producto almacenado y envasado adecuadamente puede tener una duración de hasta 18 meses. Figura 5.13 Bodega [22]. Proceso Productivo 40 Tolvas de pesaje (L-2) La materia prima es pesada a través de un sistema continuo de dos tolvas electrónicas que están formadas por una primera dedicada a la retención de la aceituna para evitar la parada de la cinta transportadora M-2, y una segunda llamada tolva de pesaje que se destina a pesar la materia prima hasta una cantidad indicada por el operario. Las tolvas son de acero inoxidable, y ambas están compuestas por compuertas que se abren cuando se consigue el peso estipulado, de lo contrario el material estará en condiciones totalmente estancas. En este caso, se propone la instalación de un sistema que pese de forma continua partidas de 600 kg de materia prima, que son recogidas por las cintas M-3. Figura 5.19 Sistema continuo de pesaje [25]. Se pretende realizar una estimación del tamaño de las tolvas con el siguiente procedimiento. En primer lugar, se calcula la capacidad de aceitunas limpias que debe tener la tolva. 𝐶=𝑚 𝜌𝑎 (5–3) 𝐶= 0,6 𝑡 1,2 𝑡 𝑚3 ⁄=0,5 𝑚3 A continuación, se dimensiona una tolva con capacidad suficiente para albergar el volumen estipulado. 𝐶𝑑=𝐻1×𝐴𝐵𝑀+𝐻2 3(𝐴𝐵𝑀+𝐴𝐵𝑚+√𝐴𝐵𝑀×𝐴𝐵𝑚) (5–4) 𝐶𝑑=0,4×(1×1)+0,6 3(0,52+12+√0,52×12)=0,75 𝑚3 Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 41 Figura 5.20 Modelo estimado de la tolva de pesaje. Tabla 5.3 Dimensiones de la tolva de pesaje. Tonelaje [t/h] Capacidad [m3/h] H [m] ABM [m2] ABm [m2] 600 0,5 1 1 x 1 0,5 x 0,5 Tolvas de almacenamiento (T-2) Las aceitunas se transportan desde el sistema de pesado a través de la cinta transportadora M-3 hasta las tolvas de almacenamiento previas a la extracción del aceite. Estas tolvas deben estar dimensionadas para acoger una capacidad de 250 toneladas diarias, según el ritmo de molturación establecido. Con el objetivo de tener una capacidad suficiente, se establecen seis tolvas de 50 toneladas cada una. Figura 5.21 Tolvas de almacenamiento [24]. Proceso Productivo 42 Las tolvas serán de acero al carbono, debido a que se optimizan costes al ser un material más barato que el acero inoxidable y debido a la ubicación de las tolvas en el interior, lo que implica menor impacto de elementos oxidantes como el agua de lluvia. El cálculo de su capacidad de diseño se realiza conforme a las ecuaciones (5-3) y (5-4). 𝐶= 50 𝑡 1,2 𝑡 𝑚3 ⁄=41,67 𝑚3 𝐶𝑑=2×4×4+3 3(0,52+42+√42×0,52)=50,25 𝑚3 Figura 5.22 Modelo estimado de la tolva de almacenamiento. Tabla 5.4 Dimensiones de la tolva de almacenamiento. Tonelaje [t/h] Capacidad [m3/h] H [m] ABM [m2] ABm [m2] 50 50,25 5 4 x 4 0,5 x 0,5 Cintas transportadoras 5.2.1.5.1 Definició n Las cintas transportadoras que se utilizan en el patio de almazara están destinadas al transporte de productos alimentarios. Estas cintas se pretenden dimensionar de forma que su inclinación sea como máximo de 30º, siguiendo un criterio conservativo con respecto al ángulo de sobrecarga de la aceituna. Además, las bandas presentarán un perfil en U al estar compuestas por tres rodillos dispuestos en forma de artesa formando unos 35º entre sí. Dicha solución se adopta para evitar que las aceitunas caigan hacia los laterales por rodadura en caso de que la banda fuera plana. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 43 Figura 5.23 Cinta transportadora [24]. En esta sección, se procede a realizar una estimación de las dimensiones de cada cinta actuante. Las cintas implantadas son las siguientes. Tabla 5.5 Características de cintas transportadoras. Cantidad Entrada Salida Caudal [t/h] Potencia [kW] M-1 3 Tolva recepción Limpiadora 32 5 M-2 3 Limpiadora Báscula 32 5 M-3 2 Báscula Tolva almacén 64 15 M-4 1 Limpiadora T-3 Hojín 5 5 M-5 1 Deshuesadora T-4 Piel 1,042 5 M-6 1 Deshuesadora T-4 Hueso 0,512 5 5.2.1.5.2 Estimació n de caracterí sticas Se propone que todas las cintas presenten un ancho de banda de 500 mm, excepto la cinta M-3 que al transportar una mayor cantidad de materia se dimensiona con 700 mm de ancho de banda. El cálculo de la potencia estimada de las cintas se realiza para M-1 y M-3, que se consideran las más desfavorables al transportar mayor cantidad de materia prima. En primer lugar, se estudia la cinta M-1, la cual transporta la materia prima sucia desde T-1 hasta L-1. Esta cinta debe soportar una carga horaria de 32 toneladas, pues es la capacidad horaria estimada en cada tolva. Además, debe salvar una altura estimada de 7 metros, equivalente a la altura comprendida entre la boca de la tolva de recepción T-1 – en la parte inferior, en sótano –, y la parte superior de la máquina de limpieza L-1. Considerando que el ángulo máximo de inclinación será de 30º, se requiere de una proyección horizontal de la cinta de 12 metros. Proceso Productivo 44 Figura 5.24 Perfil transversal de la cinta transportadora [26]. La capacidad de transporte que debe tener la cinta es igual a la capacidad horaria de almacenamiento que presenta la tolva de recepción [26], siguiendo (5-1). 𝑄= 32 𝑡/ℎ (1,2 × 0,6) 𝑡/𝑚3=44,44 𝑚3/ℎ El objetivo de esta estimación será determinar si la cinta que se ha dimensionado es capaz de soportar la capacidad horaria de la tolva de recepción (Qd > Q). 𝑄𝑑=3600×𝑣×𝐴×𝑘 (5–5) En este modelo de banda en artesa propuesto, el área se define como la suma de dos superficies ocupadas: 𝑏=0,9×𝐵−0,05 (5–6) 𝑙1=0,5×(𝑏−𝑙) (5–7) 𝐴1=0,25×𝑡𝑔 𝛽× [ 𝑙+ (𝑏− 𝑙) × cosλ ]2 (5–8) 𝐴2=𝑙1× 𝑠𝑒𝑛 λ × ( 𝑙+ 𝑙1×cosλ ) (5–9) 𝑘=1−1,64× ( 𝛼×𝜋 180 )2 (5–10) 𝑏=0,9×0,566−0,05=0,4594 𝑚 𝑙1=0,5×(0,4594−0,2)=0,1297 𝑚 𝐴1=0,25×𝑡𝑔 20× [ 0,2 + 0,2594 × cos35 ]2=0,01548 𝑚2 𝐴2=0,1297× 𝑠𝑒𝑛 35× ( 0,2 + 0,1294×cos35 )=0,02276 𝑚2 𝐴=𝐴1+𝐴2=0,03824 𝑚2 Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 45 Suponiendo una velocidad de 1 m/s como adecuada, la capacidad volumétrica es, siguiendo (5-5): 𝑄𝑑=3600𝑠 ℎ×1𝑚 𝑠×0,03824 𝑚2×0,55=75,72 𝑚3 ℎ Donde: • k: constante de corrección debido a la inclinación de la cinta (se propone 30º), con valor 0,55. • B: valor total del desarrollo del ancho de la cinta, estimado en 0,566 m para una cinta de 50 cm. • Q: caudal horario por unidad de volumen, en m3/h, que coincide con la capacidad horaria de la tolva. • Qd: caudal volumétrico de diseño, en m3/h. • v: velocidad de la cinta, en m/s. • α: ángulo de inclinación de la cinta, en grados. • A: área de llenado de la cinta, en m2. En definitiva, las cintas M-1, con un ancho estimado de 500 mm, deben transportar una carga de 32 toneladas a la hora a una velocidad cercana a 1 m/s, y se dimensionan mediante un criterio conservativo por el cual no superan los 30º, que se supondrá como el ángulo de sobrecarga de la aceituna. 𝑃𝑇=𝑃1+𝑃2+𝑃3 (5–11) 𝑃𝑇=4,8 𝑘𝑊≈5 𝑘𝑊 • P1: potencia necesaria para accionar la cinta en vacío 𝑃1=𝐶𝑏×𝑣+𝑄𝑑 𝐶𝑙×𝐾𝑓 (5–12) 𝑃1=76×1+75,72 222×1 =0,68 𝑘𝑊 • P2: potencia requerida para elevar la carga a una altura 𝑃2=𝐻×𝑄𝑑 367 (5–13) 𝑃2=7×75,72 367 =1,44 𝑘𝑊 • P3: potencia necesaria para vencer el rozamiento de elementos secundarios 𝑃3=𝑃𝑎+𝑃𝑏+𝑃𝑐 (5–14) 𝑃3=0,8+1,5×0,5×1+0,16×1×7=2,67 𝑘𝑊 Proceso Productivo 46 Figura 5.25 Datos de entrada para P1 [26]. Figura 5.26 Datos de entrada para P3 [26]. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 47 Con el mismo razonamiento, se puede estimar que todas las cintas de ancho 500 mm requieren de una potencia de 5 kW. La cinta M-3 consistirá en dos cintas paralelas que se disponen de forma horizontal atravesando todas las tolvas de pesaje para recoger la materia prima de cada línea del proceso, para ascenderla hasta las tolvas de almacenamiento. Un ripper permite conectar cada una de las tres líneas de limpieza con la tolva deseada para el almacén de la aceituna limpia. El fin de proponer dos cintas en paralelo es que una vez la aceituna esté apta para su molturación tras el lavado, sólo se distingan dos tipos – suelo y vuelo – puesto que de uno a otro influye mucho la calidad. De esta forma, cada cinta estará dimensionada para tener el doble de capacidad de la cinta M-1. Se proponen bandas de 700 mm de anchura, lo que implica un caudal de diseño de 91,20 m3/h, por lo que estas bandas irán en paralelo hasta las tolvas de regulación, donde un sistema de descarga permite elegir la tolva receptora del material. Siguiendo las ecuaciones (5-5) a (5-10) particularizadas para estos datos, los resultados son los siguientes: 𝐵=0,3+2× 0,2 cos (35)=0,788 𝑚 𝑏=0,9×𝐵−0,05=0,9×0,788−0,05=0,6592 𝑚 𝑙1=0,5×(𝑏−𝑙)=0,5×(0,6592−0,3)=0,1796 𝑚 𝐴1=0,25×𝑡𝑔 20× [ 0,3 + 0,1796 × cos35 ]2=0,01819 𝑚2 𝐴2=0,1796× 𝑠𝑒𝑛 35× ( 0,3 + 0,1796×cos35 )=0,04606 𝑚2 𝐴=𝐴1+𝐴2=0,06425 𝑚2 𝑄𝑑=3600×𝑣×𝐴×𝑘=3600𝑠 ℎ×1𝑚 𝑠×0,04606 𝑚2×0,55=91,20 𝑚3 ℎ La cinta M-3 es realmente un conjunto de tres módulos, dos de ellos horizontales y uno de ascenso de la aceituna desde la tolva de pesaje T-1 hasta la de regulación T-2. Para el dimensionado, conviene dimensionar aquel módulo que salva una altura estimada de 6,5 metros, puesto que la potencia de ascensión no es nula, y resultará el módulo más desfavorable. Posteriormente, esta potencia se triplica para dar la potencia estimada de la cinta M-3 completa. Para este diseño se aplican las ecuaciones (5-11) a (5-14). 𝑃1=103×1+91,2 222×1 =0,87 𝑘𝑊 𝑃2=6,5×91,2 367 =1,62 𝑘𝑊 𝑃3=0,8+1,5×0,7×1+0,16×1×6,5=2,89 𝑘𝑊 𝑃𝑀ó𝑑=𝑃1+𝑃2+𝑃3=5,43 𝑘𝑊→𝑃𝑇≅15 𝑘𝑊 En resumen, las cintas transportadoras M-3 requieren una potencia estimada de 15 kW. Proceso Productivo 48 5.2.2 Zona de operación El objetivo que se persigue en la zona de operación es molturar 250 toneladas diarias de aceituna limpia, procedente de las tolvas de almacenamiento. Para conseguir este objetivo, se deben disponer de las líneas y los equipos con capacidad suficiente como para procesar unos 11.000 kg de materia prima por hora – el funcionamiento de la almazara será de las 24 horas del día – a través de tres líneas de molturación. Molienda Las tolvas de almacenamiento que se encuentran protegidas en el interior de la nave están conectadas mediante tornillos sinfín a los molinos. En este aspecto, se propone un tornillo sinfín principal S-101 que conecta todas las tolvas, y tres tornillos secundarios justo debajo del principal que llevan la aceituna hasta el molino. El modelo elegido para estos molinos es el de trituradora de martillos metálicos, que es el más utilizado en la actualidad debido a su eficiencia y calidad de trabajo. Se propone la instalación de tres molinos con capacidad de trituración de 4.000 kg de aceituna horaria, lo que implica tener una capacidad de molturación de 12 toneladas. A semejanza del modelo M30 de la marca ‘Centrifugación Alemana’, cada molino presenta una velocidad nominal de 3000 rpm y requiere de una potencia de 30 cv, lo que equivale a unos 22,40 kW [27]. Figura 5.27 Molino modelo M30 de Centrifugación Alemana [27]. Figura 5.28 Dimensiones del molino M30 [27]. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 49 Batido La pasta de aceituna triturada en los molinos de martillos se impulsa mediante bombas BP-1 hasta unas termobatidoras que se encargan de mover la pasta de aceituna para emulsionar de forma óptima las gotas de aceite. Estos equipos de acero inoxidable presentan unos ejes horizontales unidos a unas paletas que mueven la pasta en el interior de un depósito rodeado de una camisa llena de agua que se encuentra a unos 75 ºC para facilitar la emulsión. Por tanto, se trabaja con la pasta en caliente, aunque el proceso nunca debe superar los 30 ºC para no afectar a la calidad del aceite. Con respecto al tiempo de batido, éste influye en la calidad y el rendimiento del aceite, pues un mayor tiempo de batido implica una mejor emulsión y por tanto un mayor rendimiento en la extracción, pero también afecta a la pérdida de calidad. Se considera que 60 minutos es un tiempo de batido adecuado para conseguir un equilibrio entre calidad y rendimiento del producto final. Figura 5.29 Termobatidora B040CA [27]. Se propone la inclusión de tres modelos similares a esta termobatidora modelo B040CA de la marca ‘Centrifugación Alemana’, que presenta dos cuerpos capaces de tratar unos 4.000 kg de pasta de aceituna con un motor que funciona a una velocidad de 1455 rpm. Este equipo requiere una potencia de 4 cv y también presenta una cámara de 480 litros para el agua de calefacción. Las tres batidoras tendrán una capacidad total de unas 12 toneladas, lo que se estima suficiente para cubrir la molturación horaria, manteniendo un llenado adecuado de estos equipos para que su funcionamiento sea óptimo. Proceso Productivo 56 El cálculo del caudal de cada tubería no se considera objeto del proyecto. No obstante, todas las tuberías tendrán un diámetro de 10 cm aproximadamente y la velocidad del fluido será de 1 m/s. Este cálculo se realiza conforme a la siguiente expresión. 𝑄=𝑣×𝐴 (5-16) El caudal más grande que circula por una tubería es propulsado por la bomba BP-3, por lo que el mayor diámetro necesario es el siguiente. 𝐷=√4 𝑄 𝛱 (5-17) 𝐷=√4×9,769𝑚3 ℎ÷3600ℎ 𝑠 𝛱=5,88 𝑐𝑚≈10 𝑐𝑚 El cálculo de la altura piezométrica se realiza conforme a la siguiente expresión. 𝐻=𝐻𝑔+𝑝𝑖𝑛𝑠𝑝−𝑝𝑎𝑠𝑝 𝜌 𝑔 +𝜆 𝑣2 𝐿 2×10−3 𝑔 𝐷+𝑣2 2 𝑔 (5-18) El término de las presiones de la bomba se sustituye por un factor de ponderación de 1,2 para así simplificar la operación. 𝐻=(𝐻𝑔+𝜆 𝑣2 𝐿 2×10−3 𝑔 𝐷+𝑣2 2 𝑔 ) × 1,2 (5-19) El cálculo del coeficiente de fricción se realiza según la ecuación de Swamee y Jain. 𝜆= 0,25 [log ( Ɛ 3,7 𝐷+5,74 𝑅𝑒0,9)]2 (5-20) 𝑅𝑒=𝜌 𝑣 𝐷×10−3 𝜇 (5-21) Donde: • Hg: altura geométrica entre el punto de aplicación y la cota final, en m.c.a. • λ: coeficiente de fricción. • v: velocidad del fluido, estimada siempre en 1 m/s. • L: longitud de la tubería, en m. • g: gravedad, en m/s2. • D: diámetro interior de tubería, estimado en 100 mm. • Ɛ: rugosidad absoluta de la tubería, estimada en 0,15 mm (acero galvanizado). Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 57 • Re: número de Reynolds. • ρ: densidad del aceite, equivale a 800 kg/m3. • μ: coeficiente de viscosidad dinámica, con valor 0,081 Pa·s. Para estimar la potencia requerida por cada bomba, se realizan dos consideraciones: • Las bombas de pistón (BP) transportan material semisólido en el proceso, y se calcularán con unos datos concretos. • Las bombas de trasiego del aceite (BA) transportan fluido oleoso entre equipos, y requieren de otros datos diferentes. Se va a realizar un único cálculo de cada tipo de bomba, escogiendo aquella más desfavorable en el proceso, para así obtener una potencia sobredimensionada en este aspecto. Se comienza el cálculo por las bombas de pistón BP, que se deben disponer entre los siguientes equipos: • Bomba BP-1 de molinos a termobatidoras, siguiendo el proceso de molturación. • Bomba BP-2 de termobatidoras a decánteres, siguiendo el proceso de molturación. • Bomba BP-3 de decánteres a deshuesadora, para obtener los subproductos del alpeorujo. • Bomba BP-4 de deshuesadora a decánteres, para realizar la segunda extracción. • Bomba BP-5 de deshuesadora a deshuesadora a depósitos de orujo, para su recogida. Los siguientes valores se consideran constantes porque dependen de las características del flujo y de la tubería. 𝑅𝑒=800𝑘𝑔 𝑚3 × 1𝑚 𝑠× 0,1 𝑚 0,081 𝑃𝑎·𝑠 =987,65 𝜆= 0,25 [log ( 0,15 3,7×100+5,74 987,650,9)]2=0,068 Atendiendo a las ecuaciones (5-15) y (5-19), se realiza el cálculo de potencia para BP-3 y BP-5, que son las bombas más desfavorables. • Para BP-3. 𝐻=(4+ 0,068 × 12 2×9,81×0,1+12 2×9,81 )×1,2=4,90 𝑚.𝑐.𝑎. 𝑃=7815𝑘𝑔 ℎ÷3600𝑠 ℎ×9,81𝑚 𝑠2× 4,9 𝑚 0,7 ×1,1=163,98 𝑊≈0,2𝑘𝑊 • Para BP-5. Proceso Productivo 58 𝐻=(6+ 0,068 × 12 2×9,81×0,1+12 2×9,81 )×1,2=7,30 𝑚.𝑐.𝑎. 𝑃=6252𝑘𝑔 ℎ÷3600𝑠 ℎ×9,81𝑚 𝑠2× 7,3 𝑚 0,7 ×1,1=195,5 𝑊≈0,2𝑘𝑊 En el caso de las bombas de trasiego de aceite, se utilizan las siguientes bombas: • Bombas BA-1 de decánteres a centrífugas, siguiendo el proceso de molturación. • Bombas BA-2 de centrífugas a aclaradores, siguiendo el proceso de molturación. • Bomba BA-3 de la sala de decantación a la bodega, para transportar el aceite hasta almacenarlo. • Bomba BA-4 de bodega a depósito B-141, para comenzar el envasado. • Bomba BA-5 de depósito nodriza B-141 a las líneas de envasado. Las bombas que requieren una mayor potencia en este caso son las B-3, pues salvan la mayor altura piezométrica en todo el proceso. 𝐻=(7+0,068×12×50 2×9,81×0,1 +1 2×9,81 )×1,2=10,55 𝑚.𝑐.𝑎. 𝑃=6252𝐿 ℎ×0,8𝑘𝑔 𝐿÷3600𝑠 ℎ×9,81𝑚 𝑠2×10,55 𝑚 0,7 ×1,1=226 𝑊≈0,3 𝑘𝑊 Para sobredimensionar, se considera que todas las bombas presentan una potencia de 500 W. 5.2.3 Zona de almacén y envasado Bodega El aceite obtenido durante la campaña se estima en 3.000 toneladas, su equivalente en volumen es de 3.750 m3. El aceite en expedición se organiza de la siguiente forma: • Las envasadoras son capaces de tratar 20.000 litros diarios de aceite, considerando cambios de envase, lo que implica que se expidan 1200 m3 de aceite durante la campaña. • Se asume que el 15 % de la producción está dedicada a la venta al por mayor en camiones cisterna durante la campaña, lo que suponen unos 565 m3 de aceite expedidos directamente. De esta forma, el último día de campaña será aquel donde la bodega esté al máximo de su capacidad, que será de 1985 m3 si se resta el aceite expedido en esos sesenta días de trabajo. Esto implica que la bodega debe tener una capacidad de 2.000 m3 en total. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 59 Tras estas consideraciones, la bodega se dimensiona al 55 % de la capacidad de molturación de la instalación, y cuenta con cuarenta depósitos de unos 52 m3 de capacidad, que se dimensionan de la siguiente forma. Los depósitos considerados son cilíndricos de acero inoxidable de fondo cónico con bancada metálica, que se encontrarán semienterrados en unos cubetos poco profundos que disponen de sumideros para así evitar que un derrame provoque una anegación de toda la instalación. Se requieren 40 depósitos de 80 m3 de capacidad, que se dimensionan de la siguiente forma. 𝐶=𝜋×𝑟2×𝐻 (5–22) 𝐶=𝜋×1,652×6=51,32 𝑚3 Depósito de envasado Una bomba BA-4 impulsa el aceite a un depósito nodriza de idénticas características que los depósitos de la bodega que sirve como alimentador de las líneas embotelladoras. De este depósito a las envasadoras, se proponen dos bombas BA-5 de iguales características a las anteriores. Envasadora Dos líneas de envasado se estiman suficientes para envasar el aceite producido durante todo el año, con una producción estimada de entre 100 y 500 botellas a la hora por envasadora, y con cambio de formato de 30 minutos como máximo. La envasadora propuesta será similar al modelo B02-B02ET de la marca ‘Polaris Automazione’, de acero inoxidable 304, capaz de producir tanto latas como botellas de vidrio y de plástico de hasta 5 litros. La potencia requerida para el funcionamiento completo de cada línea de embotellado es de unos 5 kW. Figura 5.38 Modelo de envasadora [28]. Proceso Productivo 60 5.2.4 Tratamiento de subproductos Hojín – Subproducto sólido El hojín se recoge en el equipo compacto L-1 a través de la jaula trasera, y ésta desemboca en una cinta transportadora M-4 de ancho 500 mm – queda sobredimensionada -, que asciende el subproducto hasta una tolva de almacenamiento T-3 destinada a un proveedor ganadero a modo de biomasa. La tolva T-3 recibe unas 25 toneladas diarias de hojín, lo que equivale a unos 50 m3 considerando que el peso específico de este subproducto sólido es bajo – estimado en 0,5 t/ m3 -. Por este motivo, las tolvas destinadas al hojín será de iguales características que las T-2. Considerando que los camiones de proveedores vendrán dos o tres veces por semana, implantar tres tolvas debe ser suficiente para cubrir la recogida del subproducto durante varios días. Orujo El alpeorujo que se extrae de la deshuesadora, el cual es un subproducto con alta humedad, se propulsa por una bomba de pistón que debe tener capacidad de 150 toneladas diarias. Este subproducto se destina a un depósito de almacenamiento B-2, con capacidad de 150 t cada uno, por lo que se disponen tres similares a los depósitos de la bodega, de 1,7 m de radio y 7 m de altura – 63,55 m3 de capacidad -, cilíndrico y de acero inoxidable. Todos los días deben vaciarse los depósitos de orujo. Hueso y piel Ambos subproductos sólidos deben ser elevados desde la deshuesadora hasta unas tolvas de almacenamiento, destinadas a la venta como biomasa de la piel, y al uso y venta como combustible del pélet de aceituna. El hueso se transporta por una cinta M-5 sobredimensionada de 500 mm de anchura, al igual que la cinta M-6 destinada a la piel. El hueso obtenido diariamente se estima en 25 toneladas, mientras que la piel en 12,5 t diarias. Considerando que estos subproductos se recogen cada ciertos días, se proponen tres tolvas T-4 de 50 m3, de las cuales sólo una se destina a piel de aceituna. Agua vegetal El agua vegetal extraída de la centrífuga se impulsa desde una bomba BA-5 hasta un depósito exterior B-3. Como la cantidad de agua obtenida diariamente es de unos 37,5 m3, se requiere de una bomba de aceite capaz de impulsar unos 1.500 l/h, mientras que se instalarán dos depósitos iguales ue los B-2 para cubrir el almacén de este subproducto líquido. Con esta capacidad, todos los días deben vaciarse estos depósitos. 5.3 Listado de equipos necesarios En los apartados anteriores, se ha detallado el número de equipos utilizados para cumplir los objetivos de producción marcados. En forma de resumen, se puede obtener la siguiente tabla que detalla las características de cada equipo utilizado. A modo de resumen, se puede estimar que la potencia requerida para el sistema productivo es de unos 500 kW, sin incluir otros equipos derivados de las instalaciones auxiliares que se detallan en los próximos capítulos, como es el caso de los equipos de limpieza, ventilación, calderas, etc. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 61 Tabla 5.10 Listado de equipos Equipo Definición Unidades Potencia total [kW] Tolva de recepción T-101 – T-103 3 - Cinta M-1 M-101 - M-103 3 15 Equipo compacto L-101 – L-103 3 44,75 ZONA 1 Cinta M-2 M-201 – M-203 3 15 Tolva de pesaje L-201 – L-203 3 - Cinta M-3 M-301 – M-302 2 30 Tolva de almacenamiento T-201 – T-206 6 - Sinfín principal S-101 1 5 Sinfín de molino S-102 – S-104 3 15 Molino E-101 – E-103 3 67,20 Bomba BP-1 BP-101 – BP-103 3 16,80 Termobatidora TB-101 – TB-103 3 12 Bomba BP-2 BP-201 – BP-203 3 16,80 Decánter – motor bowl DC-101 – DC-103 3 90 ZONA 2 Decánter – motor scroll DC-101 – DC-103 3 66 Bomba BA-1 BA-101 – BA-103 3 2,25 Centrífuga vertical CF-101 – CF-103 3 44,75 Bomba BA-2 BA-201 – BA-203 3 2,25 Aclarador A-101 – A-103 3 6,72 Bomba BP-3 BP-301 1 5,6 Deshuesadora DH-101 1 8,80 Bomba BP-4 BP-401 1 0,5 Bomba BA-3 BA-301 – BA-302 2 1 Proceso Productivo 62 Equipo Definición Unidades Potencia total [kW] Depósito Bodega B-101 – B140 40 - ZONA 3 Bomba BA-4 BA-401 1 0,5 Depósito de envasado B-141 1 - Bomba BA-5 BA-501 – BA-502 2 1 Envasadora EB-101 – EB-102 2 10 Cinta M-4 (Hojín) M-401 1 5 Tolva hojín T-301 – T-303 3 - Bomba orujo BP-501 1 0,5 Depósito orujo B-201 – B-203 3 - SUBPROD. Cinta M-5 (Hueso) M-501 1 5 Cinta M-6 (Piel) M-601 1 5 Tolva hueso T-401 – T-402 2 - Tolva piel T-403 1 - Bomba agua vegetal BA-601 1 0,5 Depósito agua vegetal B-301 – B-302 2 - Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 63 Figura 5.39 Diagrama del proceso. 64 6 PROCESO CONSTRUCTIVO 6.1 Definición de la Instalación 6.1.1 Distribución en planta La almazara propuesta se ubica en dos parcelas adyacentes con una superficie total de 9.951 m2, distribuidos en una finca de 107 m x 93 m. Esta instalación se distribuye en cuatro zonas principales. • Patio de almazara, que comprende la zona de recepción de los remolques y de almacenamiento de los subproductos. • Zona de operación, donde se realiza la molturación del aceite. • Bodega, zona de envasado del aceite y muelle de carga. • Zona destinada a oficinas, almacenes, vestuarios y otras salas. La distribución en planta se debe realizar de una forma que cumpla con los objetivos marcados en el sistema productivo de forma óptima. En este caso, se propone utilizar una Tabla Relacional de Actividades, cuyo objetivo es establecer relaciones de importancia entre las distintas actividades realizadas en la planta industrial. Para simplificar la metodología, se proponen las siguientes actividades desde un punto de vista global. • Línea de limpieza, que engloba desde el muelle de descarga de la aceituna sucia hasta el almacenamiento de la aceituna limpia en tolvas de regulación. • Línea de molturación, desde las tolvas de regulación hasta los depósitos aclaradores. • Bodega y línea de envasado del aceite • Almacén, enfocado sobretodo al embalaje y expedición de los envases. • Zona noble del edificio, que incluye oficinas, vestuarios o sala de reuniones, entre otros. • Zona de tratamiento de subproductos. • Las instalaciones auxiliares, que se valoran por separado, y se centran en: caldera, sala eléctrica, almacén general, protección contra incendios. Para determinar una distribución en planta adecuada de esta instalación se propone la creación de una matriz que muestre las relaciones de todas las actividades anteriores y las pondere desde un punto de vista cualitativo, valorando si la proximidad entre actividades es beneficiosa, con las letras A (indispensable), E (especialmente importante), I (importante), O (ordinaria), U (no importante) y X (perjudicial). Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 65 Figura 6.1 Matriz Relacional de Actividades. Siguiendo la matriz anterior, la distribución más apropiada se muestra en la figura 6.2 de forma aproximada. En esta propuesta, se toma en consideración que el patio de almazara engloba la zona de recepción, el almacén de los subproductos y los depósitos contraincendios. Esta parte, representada a la derecha, se denomina ‘zona sucia’, por lo que a la izquierda se sitúa la zona limpia, que comprende la bodega, el almacén de embalajes y el muelle de carga. En la zona central, se distribuyen la zona de oficinas con salida a la calle, y la zona de operación, que linda con un camino agrícola. Por su parte, la mayoría de instalaciones auxiliares se localizan en la zona central, con el objetivo de proveer a las distintas áreas de trabajo. Además, en el enfoque de las edificaciones, se pone en relieve que la zona Este de la finca está formada por el patio de almazara, por lo que una simple cubierta se considera suficiente para cubrir los equipos, mientras que la zona Oeste debe tener una nave con unas especificaciones más rigurosas para salvaguardar la calidad del aceite e incentivar la productividad de los operarios, además de mostrar una buena imagen de empresa. Figura 6.2 Propuesta de Layout. Proceso Constructivo 72 6.1.2.6.5 Sala de calderas Por último, la sala de calderas se ubica cerca de las dos zonas que requieren de ACS, como son las termobatidoras en la sala de molturación y las duchas en los vestuarios. Se opta por implantar una caldera de pélet puesto que es un subproducto obtenido en la almazara, que puede incluir tanto hueso como piel de aceituna. La caldera propuesta es de la gama Ares 180 de la marca ‘Ferroli’, que presenta una potencia útil de 180 kW. Esta caldera consume 40,8 kg de pélet a la hora, e incluye una tolva auxiliar para almacenar el combustible sólido de 500 litros y una autonomía de 8 horas. El agua se transmite por tuberías DN 65 a una caldera de capacidad de 580 L de agua. El tamaño de este equipo es de 3,4 x 1 x 1,9(H) m3 y se ubica en planta sobre rasante. Figura 6.7 Caldera Ares 180 [30] La sala de calderas se dimensiona según el RITE-2007 [32] y la Guía Técnica referida a Instalaciones de biomasa térmica en edificios [31], que establecen los requisitos exigibles para locales que alberguen generadores destinados a producción de calor con biomasa cuya potencia util nominal sea superior de 70 kW. Esta normativa indica que la sala debe presentar un pasillo por el que evacuar la caldera hasta el exterior, contando con una puerta de mayores dimensiones que las del propio equipo. La distancia de la caldera con respecto a las paredes será de un metro como mínimo, y la altura libre de obstáculos de 2 m. Además, se debe incluir un sistema de extracción de los humos debido a la quema del combustible, por lo que se cuenta con ventilación natural directa por orificios en la pared este de la nave comprendiendo una chimenea con salida al exterior de 1 m2 de sección, evitando la retención de humos en la sala. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 73 Figura 6.8 Almacenes, zona noble y salas auxiliares. Zonas exteriores El cuadrante noreste de la parcela no se ha denominado como patio de almazara, reservando ese nombre estrictamente para las líneas de limpieza y recogida de subproductos sólidos. La denominación a esta área situada al noreste de la parcela será de ‘zonas exteriores’. Este espacio incluye la entrada a la instalación de vehículos ligeros y pesados, con garita de control de acceso. Los vehículos ligeros se dirigen al parking a la intemperie. Proceso Constructivo 74 6.1.2.7.1 Centró de Transfórmació n Se propone incluir un centro de transformación a la entrada de la instalación para convertir la energía eléctrica en media tensión (20.000 V) a baja tensión (400 V). Se opta por colocar una caseta PFU-3 de estructura monobloque de hormigón prefabricado a modo de CT con capacidad de incluir todos los componentes eléctricos. Su construcción en fábrica y por tanto excelente acabado, reduciendo además los trabajos de obra civil, permiten que esta opción sea aceptable. Estos modelos pueden incluir un transformador con potencia unitaria máxima de 1000 kVA. Figura 6.9 Dimensiones del Centro de Transformación [33]. 6.1.2.7.2 Garitas de cóntról La garita de control de acceso se propone como un módulo prefabricado con superficie de 2,38 x 3,60 m2 y una altura de 2,5 metros. Esta opción se propone por la rapidez en el transporte y su sencillez en la implantación. Este módulo cuenta con aire acodicionado, mesa de trabajo y cuadro de mandos para poder controlar la entrada de los vehículos y el pesado de los remolques. Irá acompañada de una barrera mecánica que se acciona desde la garita. Del mismo modo, también habrá una garita de idénticas características que acciona la barrera mecánica de la salida y sirve como apoyo a la logística en el muelle de carga de envases. Figura 6.10 Garita de control [34]. 6.1.2.7.3 Ba scula La báscula se incluye a la entrada de la parcela destinada al pesado de los remolques llenos de materia prima. Esta báscula será de sobresuelo, con unas dimensiones de 12 x 3 m2, y una altura de 40 cm que se corrigen mediante unas rampas de entrada y salida con pequeña inclinación. Los remolques están tarados por normativa, Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 75 y más tarde las partidas de aceituna son pesadas en la línea de limpieza, por lo que instalar una sola báscula a la entrada resulta suficiente para el pesado del remolque. Figura 6.11 Báscula de sobresuelo [35]. 6.1.2.7.4 Parking El parking contiene 22 plazas de coche en batería de dimensiones 5 x 2,5 m2 que pueden ser provistas de cubierta mediante marquesina corrida con estructura de acero lacado y cubierta de chapa, como muestra la imagen. Además, se puede plantear la inclusión de parking para motos y bicicletas. Figura 6.12 Aparcamientos con marquesina [36]. Se incluye en esta zona una escalera metálica de acceso a cubierta sólo para personal autorizado. Esta estructura será de acero laminado en caliente S-275. 6.1.2.7.5 Espaciós verdes Además de los elementos necesarios en la instalación referidos anteriormente, se propone incluir algunos espacios verdes que alberguen árboles autóctonos de la zona que proporcionen sombra como pinos, algunos arbustos como bojs y césped tipo grama. 6.1.2.7.6 Elementós de cerramientó La parcela se encuentra cerrada en todo su perímetro mediante paneles de vallado rígido que presenta un muro de obra de unos 40 cm más dos metros de altura con los paneles de vallado rígido. Esta solución presenta un acabado estético, una durabilidad y una resistencia mayores que la malla de simple torsión. Proceso Constructivo 76 Figura 6.13 Vallado rígido con muro de obra [37]. Además, la entrada y la salida a la instalación se realiza mediante una puerta corredera metálica que se combina con el vallado, y que se acciona desde las garitas de control de forma automática. Figura 6.14 Puerta corredera automática [38]. 6.1.3 Justificación de edificios propuestos Considerando que todo el proceso se encontrará protegido para evitar la influencia de las inclemencias meteorológicas en el proceso de extracción del aceite, se propone que la instalación esté formada por tres naves en la parcela indicada. • Naves A y B. Son dos naves adosadas a dos aguas con cubierta y cerramientos laterales, formadas por pórticos de 23,32 metros de luz y 8,5 metros de altura, dispuestos cada 6,64 metros. Estas naves contienen todos los equipos desde las tolvas de almacenamiento y todas las salas auxiliares. • Nave C. Es una nave sin cerramientos laterales, a dos aguas formada por pórticos de 32 metros de luz y 8,5 metros de altura, dispuestos cada 6,64 metros. Esta nave se dispone a modo de protección para la línea de limpieza, evitando que los equipos puedan sufrir las inclemencias meteorológicas, pero que queda abierta en sus laterales para permitir el paso de los vehículos pesados. Los 32 metros de luz se ven intercalados por un pilar intermedio, por lo que realmente son pórticos con dos luces de 16 metros. • Un sótano donde se ubican las tolvas de recepción en el patio de almazara. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 77 6.2 Descripción de las obras En este apartado se definen las tres principales edificaciones realizadas en la finca. El objetivo será definir las cargas aplicadas sobre cada una de las estructuras, realizar el cálculo de las secciones mediante el software informático Cype, y comentar los resultados obtenidos para observar si la solución se adecúa a los requisitos del proyecto. 6.2.1 Movimiento de tierras Atendiendo a las indicaciones del estudio geotécnico, la parcela elegida para la implantación de la almazara no presentará ningún potencial problema constructivo en lo que a las características del terreno se refiere, pues el estudio muestra que el suelo es tolerable, con una carga admisible de 2,5 kg/cm2. Los suelos además no son agresivos y el nivel freático se encuentra a una profundidad de 5 metros. El estudio se realizó hasta una profundidad de tres metros, por lo que la instalación no debe tener ningún elemento con cota inferior a esta. El movimiento de tierras de la parcela incluye un desbroce general en toda la parcela mediante maquinaria adecuada. A continuación, se realiza el cajeado de las tierras en la parcela. Por un lado, se produce una retirada de material de 30 cm de espesor en solar destinado para las naves A y B, mientras que se debe retirar hasta un metro de espesor de suelo tolerable en las zonas destinadas a carretera en el interior de la parcela. Esto supone un volumen total de suelo retirado de 5.585 m3. Además del cajeado, se incluirán las excavaciones que alberga la cimentación de las estructuras, y las zanjas para la inclusión del cableado eléctrico y redes de agua. La primera excavación se corresponde con el sótano donde se ubican las tolvas de recepción, que presenta tres compartimentos unidos por un pasillo, con una profundidad de 3 metros y una superficie total de 150 m2, como se presenta en la siguiente figura. Esta excavación es imprescindible para facilitar la recepción de la aceituna en las tolvas, y se realiza con máquinas retroexcavadoras. Este volumen de tierras se estima en 450 m3. Figura 6.15 Vista en planta del sótano. Proceso Constructivo 78 Otra intervención importante es la creación de una rampa de descenso para crear el muelle de carga. Esta rampa contará con veinte metros en proyección horizontal y una pendiente del 3,5%, hasta llegar a una cota de 1,2 metros bajo el nivel de la superficie, donde se encuentra el muelle de carga de los envases. De la misma forma que para el sótano, esta excavación se realiza con retroexcavadoras, obteniéndose un excedente de material equivalente a 130 m3. Figura 6.16 Muelle de carga. Por último, una vez esté el suelo compactado, se debe adecuar la parcela para la puesta en obra de la cimentación de las estructuras y para la construcción de las zanjas. Como tercer movimiento de tierras, se produce la excavación de los espacios para colocar la cimentación con un modelo de zapatas y zunchos de atado. Para ello, se requiere la obtención de un volumen estimado de 440 m3 de suelo tolerable a través de máquinas retroexcavadoras. Además, se realizan las zanjas que deben contener las canalizaciones eléctrica y de saneamiento de la almazara. El volumen retirado para la construcción de dichas zanjas es de 700 m2 aproximadamente. Tabla 6.1 Volumen retirado en la parcela. Cajeado Exc. Sótano Exc. Muelle Exc. Cimentación Exc. Zanjas TOTAL 5855 m3 450 m3 130 m3 440 m3 700 m3 7575 m3 Además de la retirada de tierra para dar cabida a las excavaciones anteriores, se debe rellenar la parcela con otros elementos para conseguir la funcionalidad deseada en el terreno. Para ello, se opta por el relleno y compactado de una capa de suelo adecuado de 60 cm de espesor en las zonas destinadas a carretera para la formación de la explanada, a la que más tarde se añade la solución del firme de 20 cm de zahorra más 20 cm de hormigón de fibras que se detalla en el apartado 6.3, lo que implica un volumen de tierras de 3.310 m3 y un volumen de zahorra de relleno de 1100 m3. También se propone añadir 30 cm de tierra reutilizada en aquellas zonas exteriores enfocadas a zonas verdes, que supone un total de 340 m3. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 79 Con respecto al relleno en las naves A y B, se añaden 15 cm de zahorra como base para la solera de hormigón armado de 15 cm que se superpone a esta capa de zahorra, lo que supone un volumen de relleno de 500 m3. Tabla 6.2 Volumen aportado a la parcela Relleno carretera Relleno zonas verdes Relleno solera naves TOTAL Suelo adecuado 3310 m3 340 m3 - 3650 m3 Zahorra 1100 m3 - 500 m3 1600 m3 Como conclusión, considerando que el suelo tolerable extraído es limpiado y puede actuar como suelo adecuado repuesto, se produce un excedente de 3925 m3 de suelo tolerable que se debe transportar a vertederos destinados a este fin. Mientras tanto, se produce un requerimiento de 1600 m3 de zahorra que es comprada a un proveedor y transportada hasta la parcela. 6.2.2 Naves A y B La nave A se dispone aporticada a dos aguas con una pendiente en cubierta del 10%. Esta nave presenta una superficie de 66,5 x 23,32 m2, con una altura en faldón de 8,5 metros. Los once pórticos de esta nave se distancian en 6,64 metros. La nave tendrá una cantidad pequeña de huecos tales como puertas y ventanas, pero se presenta como una estructura totalmente cerrada, pues ésta alberga una de las dos salas de molturación y la bodega. De estos once pórticos, cuatro de ellos requieren cerramiento mediante cinco pilares y el muro de hormigón, dos de ellos son los paños exteriores del edificio y otros dos son los muros separadores entre la sala de molturación y las bodegas. La nave B se dispone de forma idéntica que la nave A. La única diferencia es el número de pórticos utilizados, que es de 13, por lo que el área que ocupa esta nave es de 79,8 x 23,32 m2. Esta nave engloba una sala de molturación, los almacenes de envases, sala de envasado y diversas zonas destinadas a los trabajadores y a las instalaciones auxiliares. De igual forma que en la nave A, existen tres perfiles transversales donde se disponen cerramientos laterales y por tanto cinco pilares para soportarlos. Estos son los paños extremos y la pared de separación interna entre la zona noble y la sala de molturación. A modo de resumen, la tabla 6.1 incluye los elementos constructivos de estas naves. Proceso Constructivo 80 Tabla 6.3 Elementos de Naves A y B. Elemento Definición Cubierta Panel sándwich 40 mm. Acero lacado + lana de roca Correas Acero estructural S-235 (conformado en frío) Perfil ZF-200x2,0 Pórticos Acero estructural S-275 (laminado en caliente) Pilares exteriores Perfil HEA-300 Pilares intermedios Perfil HEA-220 Vigas Perfil HEA-300 Paños Acero estructural S-275 Perfil HEA-240 Viga de atado IPE-100 Zapatas Aisladas rectangulares Zuncho de atado Hormigón armado HA-25 Sección 40 x 40 cm2 Cimentación Se opta por una cimentación superficial en todas las estructuras, pues el terreno presenta una capacidad portante aceptable y el nivel freático se encuentra a una profundidad de cinco metros, lo que implica no considerar necesario el uso de cimentación profunda, siguiendo las indicaciones del estudio geotécnico. Las naves no soportarán grandes cargas, y a su vez la distancia entre pórticos será la suficiente como para suponer que el mayor aprovechamiento de la cimentación, junto con el cumplimiento de la seguridad estructural, se consigue a través de la cimentación mediante zapatas rectangulares unidas mediante zunchos de atado. Estas naves de proceso que cuentan con cerramientos laterales presentan sus pilares unidos a zapatas rectangulares a través de placas metálicas de anclaje. Estas zapatas se unen mediante zunchos de atado de hormigón armado HA-25 con sección 40 x 40 cm2, según los resultados obtenidos en el software de cálculo. El dimensionamiento de las zapatas se obtiene con el software y su diseño se obtiene mediante un criterio conservativo. Las zapatas obtenidas se pueden agrupar de la siguiente forma: • N1: son zapatas aisladas ubicadas en los flancos oeste y este de las dos naves, es decir, son aquellas zapatas pertenecientes a los pilares extremos de los pórticos (HEA-300). • N2: son las zapatas pertenecientes a los pilares intermedios de los pórticos (HEA-220). • N3: son las zapatas pertenecientes a los pilares intermedios ubicados en los cerramientos transversales que actúan como pared compartimentadora en el interior de las naves (HEA-240). Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 81 • N4: son las zapatas pertenecientes a todos los pilares de los paños primero y último (HEA-240). • N5: son las zapatas compartidas de las naves B y C. • N8: es la zapata compartida de naves B y C en el pórtico 1, donde recibe una mayor carga de viento frontal. En la siguiente tabla, se muestran las dimensiones de cada una de las zapatas que soportan las naves A y B. Como anotación, las zapatas pertenecientes a la nave C se incluye en el siguiente apartado. Tabla 6.4 Zapatas en Naves A y B. Zapata Área [cm2] Profundidad [cm] N1 230 x 330 80 N2 190 x 270 60 N3 245 x 165 55 N4 295 x 215 65 N5 350 x 250 100 N8 350 x 295 100 Estructura A modo de introducción y generalizando para todo este proyecto, las tres naves se han realizado íntegramente con pórticos de acero a dos aguas unidos por vigas de atado y correas en la cubierta. El fin es construir estructuras ligeras y lo más diáfanas posibles, para albergar los procesos productivos y los diferentes almacenes que requiere la almazara. Una almazara además es una industria de producción de aceite por procesos mecánicos, por lo que esta instalación no se encuentra en un ambiente químicamente agresivo ni con exposición a la corrosión. Además, el enclave en el interior de Andalucía hace que el clima se caracterice por ser fresco y seco, por lo que la exposición a las inclemencias meteorológicas de las estructuras metálicas no será grande. A nivel económico, tanto hormigón prefabricado como acero son opciones aceptables, pero por motivos de ligereza y para conseguir espacios más diáfanos, se opta por realizar las estructuras íntegramente de acero. Para definir los perfiles, se utiliza un catálogo comercial de estructuras de acero, en este caso de AccelorMittal [39]. Una vez expuesto este criterio general, se introducen las diferentes estructuras. La propuesta constructiva de la nave A será con pórticos de acero estructural de 23,40 metros de luz unidos por correas cada 6,64 metros. Aquellos pórticos que soportan un cerramiento lateral, como son los paños de la nave y un muro interior que separa la sala de molturación de la bodega, presenta pilares cada 7,77 metros. Para la resolución de la nave A, se propone que los pórticos son de acero S-275, están formados por nudos rígidos y están biempotrados Por la fisonomía de la nave, el pandeo en dirección longitudinal de los pilares que conforman los pórticos interiores está impedido, al tener ensartados los cerramientos laterales. De esta forma, el eje fuerte de los pilares se dispone en dirección transversal, para dificultar el posible pandeo. Proceso Constructivo 88 cada semi-pórtico es de 16 metros, sin presentar cerramiento lateral en ninguna de sus caras. A modo de resumen, la tabla 6.5 incluye los elementos constructivos de estas naves. Tabla 6.7 Elementos de Nave C. Elemento Definición Cubierta Chapa metálica grecada. Acero galvanizado. Espesor 1 mm. Correas Acero estructural S-235 (conformado en frío) Perfil ZF-200x2,5 Pórticos Acero estructural S-275 (laminado en caliente) Pilares Perfil HEA-300 Vigas Perfil HEA-340 Viga de atado IPE-100 Zapatas Aisladas rectangulares Zuncho de atado Hormigón armado HA-25 Sección 40 x 40 cm2 Cimentación Se opta por una cimentación superficial en todas las estructuras, pues el terreno presenta una capacidad portante aceptable y el nivel freático se encuentra a una profundidad de cinco metros, lo que implica no considerar necesario el uso de cimentación profunda, siguiendo las indicaciones del estudio geotécnico. Las naves no soportarán grandes cargas, y a su vez la distancia entre pórticos será la suficiente como para suponer que el mayor aprovechamiento de la cimentación, junto con el cumplimiento de la seguridad estructural, se consigue a través de la cimentación mediante zapatas rectangulares unidas mediante zunchos de atado. Estas naves de proceso que cuentan con cerramientos laterales presentan sus pilares unidos a zapatas rectangulares a través de placas metálicas de anclaje. Estas zapatas se unen mediante zunchos de atado de hormigón armado HA-25 con sección 40 x 40 cm2, según los resultados obtenidos en el software de cálculo. El dimensionamiento de las zapatas se obtiene con el software y su diseño se obtiene mediante un criterio conservativo. Las zapatas obtenidas se pueden agrupar de la siguiente forma: • N6: son las zapatas que soportan los pilares intermedios HEA-300 de la nave C. • N7: son las zapatas que soportan los pilares extremos HEA-300 de la nave C, no compartidos con la nave B. • N5: son las zapatas compartidas de las naves B y C. • N8: es la zapata compartida de naves B y C en el pórtico 1, donde recibe una mayor carga de viento frontal. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 89 En la siguiente tabla, se muestran las dimensiones de cada una de las zapatas que soportan la nave C. Tabla 6.8 Zapatas en Nave C. Zapata Área [cm2] Profundidad [cm] N5 350 x 250 100 N6 200 x 380 90 N7 180 x 340 80 N8 350 x 295 100 Estructura La estructura propuesta consiste en una sucesión de pórticos de acero estructural S-275 de 32 metros de luz unidos por correas en cubierta cada 6,64 metros. Estos pórticos no están cerrados lateralmente, y cuentan con un pilar intermedio de apoyo que conecta con la cumbrera para así vencer los 32 metros de luz en dos tramos de 16 m. Estos pórticos se encuentran acartelados y presentan las mismas características que las naves A y B, esto es, todas las uniones son rígidas y los pórticos se consideran biempotrados. Además, se opta por rigidizar el desplazamiento en el eje Y mediante vigas de atado, como en la solución anterior. Por último, se puede disponer además de cruces de san Andrés para atenuar las cargas en el primer vano si se considera oportuno, tanto en los laterales como en la cubierta. La solución propuesta se considera la más idónea puesto que permite salvar luces grandes utilizando solamente algunos pilares intermedios, facilitando así el movimiento de los vehículos y el trabajo de las líneas. El uso de cerchas sería una solución adecuada, pero implica un mayor uso de material y por tanto menor ahorro, pero es cierto que evita la disposición de pilares intermedios. No obstante, estos pilares dispuestos adecuadamente no tienen por qué entorpecer el desarrollo de la instalación. La cubierta presenta una pendiente baja con el objetivo de no imprimir una altura excesiva a los pilares que conectan con la cumbrera, pero a su vez se facilite la evacuación de pluviales. Por ello, se considera una pendiente de unos 7º en cubierta. Los pórticos se diseñan con pilares HEA-300 y vigas HEA-340, cuyo mayor canto se debe a la luz considerable que deben soportar sumado a las cargas aplicadas en cubierta. Figura 6.24 Modelos de pórticos de nave C. Proceso Constructivo 90 También se disponen correas cada 1,20 metros en proyección horizontal en la cubierta, cuyo objetivo es unir los distintos pórticos (al igual que las vigas de atado) y transmitir las cargas de cubierta hasta los pórticos. Estas correas son de acero conformado en frío S-235, con una longitud de 6,64 metros y con un perfil ZF 200-2,5. Tabla 6.9 Dimensiones Nave C. Nº de pórticos 7 Luz 32 m (16+16) Altura a faldón 8,50 m Inclinación cubierta 7º Altura a cumbrera 10,50 m Distancia … entre pórticos 6,64 m entre correas (en p.h.) 1,20 m Cubierta La cubierta de esta nave tiene la única función de servir como cubrición tanto para máquinas como para operarios, con el objetivo de evitar la entrada de agua en la zona de limpieza, es decir, proveer de impermeabilidad a los elementos que cubre. Ya que no es necesario imprimir de aislamiento térmico o luminosidad a la zona interior, se opta por incluir listones de perfil metálico grecado translúcido realizado con acero galvanizado y pre-lacado de 1 mm de espesor, con un peso estimado de 6 kg/m2. Estos listones deben ir atornillados a la estructura, dando la importancia requerida a este detalle para evitar potenciales vuelos de los listones. Figura 6.25 Chapa metálica de cubrición [48]. Cerramiento lateral Puesto que este edificio se puede considerar una nave abierta destinada al trasiego de vehículos pesados, no es necesario el uso de cerramientos laterales, por lo que sólo incluye una cubierta que será de un material ligero e Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 91 impermeable. Sí que se opta por incluir un peto de chapa metálica que cuelga desde los dinteles en todas las caras de la nave con unos dos metros de longitud, con el objetivo de servir como escudo ante las cargas de succión provocadas por el viento y atenuar de cierta forma estas cargas que pueden provocar el levantamiento de alguna zona de la cubierta. Este peto presenta las mismas especificaciones que el material de cubrición. Figura 6.26 Descripción del peto de chapa [49]. Suelos Esta nave está transitada constantemente por vehículos pesados y además no presenta cerramientos laterales, puesto que su única función es la cubrición de la maquinaria de su interior. Esto implica que no se implante una solera especial para los procesos llevados a cabo, sino que tendrá el pavimento correspondiente al resto de zonas abiertas de la parcela. Los pavimentos ultilizados para el trasiego de vehículos en la instalación se determina conforme a la Norma 6.1- IC destinada a las Secciones de Firmes [50]. Con una categoría de explanada E1 en función del módulo de compresibilidad de carga, esta explanada propuesta presenta 60 cm de espesor de suelo seleccionado, siguiendo la figura 6.27. Las zonas de trasiego de remolques presentan un tráfico de menos de 50 remolques diarios, por esto se considera que la instalación presenta una categoría de tráfico pesado T41. Para la sección de firme, siguiendo la tabla 6.28, se propone implantar una capa de 20 cm de zahorra a la que se superpone otra capa de 20 cm de hormigón con fibras HF35S20IIb. Esta solución es más resistente y por tanto presenta una mayor durabilidad que los firmes de mezcla bituminosa, evitando el agrietamiento prematuro debido al constante paso de remolques y al desgaste que producen las maniobras de estos vehículos pesados sobre el pavimento. Proceso Constructivo 92 Figura 6.27 Diseño de explanada [50]. Figura 6.28 Diseño del firme [50]. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 93 6.2.4 Sótano El sótano estará formado por tres compartimentos, correspondientes a cada una de las tolvas de recepción, unidos mediante un pasillo. Este sótano se realiza mediante muros perimetrales de hormigón armado por sus dos caras, con un espesor estimado de 30 cm, que deben soportar las cargas del terreno. Todo el sótano presenta una altura libre de unos 2,5 metros. Los compartimentos presentan un ancho de 1,60 metros, suficientes para incluir un pasillo para el trabajo del operario de 80 cm, y otros 80 cm para la colocación de la cinta M-1. Además, los muros harán de molde con las tolvas de recepción, acogiendo su marco con un cajón para que se puedan apoyar en estos. Estos compartimentos se encuentran techados con el único objetivo de permitir el paso de vehículos por encima en caso de que se estime oportuno, es decir, se incluye una cubrición con láminas metálicas lo suficientemente resistentes, que se apoyan en unas vigas metálicas. Estas vigas estarán apoyadas a su vez en un cajón formado por el muro de hormigón, pudiendo ser un entramado desmontable. En lo que respecta al pasillo que une los tres compartimentos, éste irá al descubierto, presenta un ancho de 80 cm y una altura de 3 metros, y se accede a él por escaleras en sus extremos. Se debe incluir una barandilla para proteger a los usuarios de una potencial caída. Con respecto al suelo, se colocará una solera de hormigón armado al igual que se realizó en las naves A y B, que puede ir revestida de una lámina de polietileno que imprima impermeabilidad. Figura 6.29 Sistema de cubrición del sótano. 6.3 Estimación de cargas Para el cálculo de las cargas que debe soportar las estructuras, se utiliza el CTE y un catálogo de perfiles de acero. A continuación, se muestra la estimación de las cargas sobre cubierta que más tarde se aplicarán en un programa de cálculo estructural y se obtendrán las conclusiones pertinentes, reflejadas con la selección de perfiles estructurales. En particular, la normativa y herramientas utilizadas serán las siguientes: • Para la estimación de las hipótesis de cargas sobre la estructura, se utiliza el CTE DB SE-AE referido a Seguridad Estructural, Acciones en la Edificación [51]. • Para la obtención de los esfuerzos de la estructura y el perfil adecuado, se hará uso del software de Proceso Constructivo 94 cálculo estructural CYPE [52]. • Para la comprobación de la seguridad de la estructura atendiendo a los Estados Límite, se utilizan el CTE DB SE-A referido a Estructuras de Acero [53], y la Instrucción de Acero Estructural (EAE) [54]. • En todo este apartado se hace uso del catálogo de perfiles en H definido anteriormente [39]. • Además, se utiliza un catálogo de perfiles de correas en Z del proveedor ACH [55]. Tras estas consideraciones generales para todas las estructuras, se procede al dimensionamiento. 6.3.1 Naves A y B Definición de cargas Siguiendo el Código Técnico – DB SE-AE [51], la estructura está sometida a las siguientes cargas. 6.3.1.1.1 Acciónes permanentes La única acción permanente que interviene es el peso propio de la cubierta. No se tienen en cuenta aquellas acciones debidas al pretensado o derivadas de la interacción con el terreno. Siguiendo la normativa recogida en el CTE DB-HE referido al Ahorro de Energía [56], se refleja que las instalaciones industriales que presentan una construcción de más de 3000 m2 deben proveerse de una instalación de placas solares. El peso de la cubierta total deriva de tres elementos. • El material de cubrición, que son paneles sándwich de 40 mm de espesor, con un peso estimado de 13 kg/m2. [40] • Las placas solares, que presentan un peso propio estimado de 13 kg/m2. [57] • El peso de las correas, que dependen de la sección provista. En este aspecto, se propone un perfil ZF- 200x2,0 con un peso estimado de 6 kg/m. [55] Esto hace un total de 29,30 kg/m2, que se sobredimensiona en 32 kg/m2. 6.3.1.1.2 Acciónes variables Las acciones variables que se consideran son el viento, la nieve, la sobrecarga de uso y las acciones térmicas. • La carga de nieve en Andújar se estima en 0,2 kN/m2, considerando que la sobrecarga de nieve sobre terreno horizontal sk es de 0,2 kN/m2 y el coeficiente de forma de la cubierta μ tendrá el valor de 1. • La sobrecarga de uso es de 0,4 kN/m2, ya que todas las naves de la instalación se clasifican en el grupo G1, como cubierta ligera sobre correas, sólo accesible para mantenimiento. La aplicación de esta carga es no concomitante con el resto de las acciones variables. • La carga de viento se distribuye en cubierta con distinta incidencia. Estas cubiertas se proponen a dos aguas con inclinación de 10º y una incidencia lateral del viento de 0º. Se debe tomar en consideración la existencia de cerramientos en cada una de las naves. • Las cargas térmicas no se van a considerar puesto que se disponen juntas de dilatación cada 40 metros como máximo. Con la estimación de la carga de viento se deben realizar algunas consideraciones. • La carga de viento en los paramentos laterales de la nave se decide en el CTE-DB SE-AE, tabla D.3. • La carga de viento en cubierta se define en la tabla D.6 del mismo Documento Básico, referida en este Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 95 caso a naves a dos aguas. La carga varía en función de la superficie de aplicación. Tras definir de forma generalizada el valor de la carga de nieve y sobrecarga de uso, que son independientes de la tipología del edificio en cuestión, se definen las cargas de viento. Comenzando por la influencia del viento como carga lateral sobre los paramentos verticales de la nave, y atendiendo a la tabla D.3 del Documento Básico, se presentan las siguientes conclusiones. Figura 6.30 Coeficiente de presión en paramentos verticales. Nave a dos aguas [51]. Para la estimación de la carga lateral de viento en los paramentos en ejes Y-Z, se utiliza el valor más desfavorable de coeficiente de presión, que en este caso es el que aparece en la zona D, es decir, en el muro lateral de la nave en cuestión. Las cargas presentan la siguiente expresión. 𝑞=ɣ𝑉×𝑞𝑏×𝑐𝑒×𝑐𝑝 (6-1) Donde: • q: carga superficial total, en kg/m2. • ɣv: coeficiente de mayoración en carga de viento desfavorable. • qb: presión dinámica del viento, en kg/m2. • ce: coeficiente de exposición. • cp: coeficiente de presión. Proceso Constructivo 96 𝑞=1,5×0,5×1,8×0,7=94,5𝑘𝑔 𝑚2 en muros laterales La carga de viento frontal se calcula con el mismo procedimiento pero cambiando los ejes de aplicación, en este caso los paramentos presentan ejes X-Z. El valor más desfavorable es idéntico a la estimación anterior, pero ahora se aplica a los cerramientos frontales. 𝑞=1,5×0,5×1,8×0,7=94,5𝑘𝑔 𝑚2 en muros frontales Como conclusión, la siguiente figura muestra la aplicación de las cargas de viento lateral y frontal en una nave genérica como puedan ser las de este proyecto, atendiendo a las dos hipótesis propuestas: viento en dirección O- E y viento en dirección S-N. Figura 6.31 Hipótesis de viento lateral y frontal sobre cerramiento. En cuanto a la acción del viento en la cubierta, se atiende a la tabla D.6 destinada al cálculo de cargas de viento en naves a dos aguas. En este caso, la pendiente de ambas naves es 10º. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 97 Figura 6.32 Coeficiente de presión para cubiertas. Nave a dos aguas [51]. Las cargas más desfavorables son aquellas a presión, por lo que será el modelo considerado, pues estas se sumarán a las cargas de peso propio de la estructura y a las demás cargas variables. En función de la zona de la cubierta, se obtendrán diferentes valores de carga incluidos en los resultados siguientes. Tabla 6.10 Carga de viento en cubierta. Zona Cp Carga qv [kg/m2] F, G, H 0,1 9 J, I -0,3 -27 6.3.1.1.3 Acciónes accidentales Las acciones accidentales consideradas son los sismos, los accidentes y los incendios. Proceso Constructivo 104 20.040 𝑘𝑔≤168.404,75 𝑘𝑔 Cumple. 6.3.1.3.3.2 Estado Límite Último de Estabilidad a Pandeo Para cada barra del pórtico, se debe cumplir la siguiente desigualdad. 𝑁𝐸𝑑≤𝑁𝑏,𝑅𝑑 (6-15) Donde 𝑁𝑏,𝑅𝑑=𝑋 𝐴 𝑓𝑦 ɣ𝑀1 (6-16) Sólo se realizará este estudio por compresión si no se cumple el siguiente enunciado. 𝑁𝐸𝑑 𝑁𝑐𝑟 ≤0,04 (6-17) Donde 𝑁𝑐𝑟=𝛱2 𝐸 𝐼 (𝛽𝐿)2 (6-18) con β = 0,5 al ser barras biempotradas • Pilar HEA-300 Siendo el eje Z aquel más propenso al pandeo al tener un axil crítico más bajo. 𝑁𝑐𝑟,𝑧=𝛱2×2100000𝑘𝑔 𝑐𝑚2×6310 𝑐𝑚4 (0,5×8,5)2 𝑚2=724.053 𝑘𝑔 10.383 724.053≤0,04 No requiere comprobación a pandeo. • Vigas HEA-300 𝑁𝑐𝑟,𝑧=𝛱2×2100000𝑘𝑔 𝑐𝑚2×6310 𝑐𝑚4 (0,5×11,83)2 𝑚2=373.800 𝑘𝑔 7.432 373.800≤0,04 No requiere comprobación a pandeo. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 105 • Pilar HEA-220 𝑁𝑐𝑟,𝑧=𝛱2×2100000𝑘𝑔 𝑐𝑚2×1955 𝑐𝑚4 (0,5×8,5)2 𝑚2=224.333 𝑘𝑔 20.040 224.333>0,04 Requiere comprobación a pandeo en eje Z que es el eje débil. Aplicando la ecuación (6-16) se obtiene 𝑁𝑏,𝑅𝑑=0,95 64,3 𝑐𝑚2×2750𝑘𝑔 𝑐𝑚2 1,05 =160.000 𝑘𝑔 Donde X es el coeficiente de reducción por pandeo, con valor 0,95. Se obtiene mediante una sucesión de expresiones recogidas en la EAE [54]. 𝜆=0,89 ⟶ 𝛼𝑧=0,34 ⟶ 𝜙=0,58⟶ 𝑋𝑧=0,95 20.040 𝑘𝑔≤160.000 𝑘𝑔 Cumple. 6.3.1.3.3.3 Estado Límite Último de Resistencia a Flexión (eje Y) Debe cumplir la inecuación (6-9). Aplicando la expresión (6-10) se obtienen los siguientes resultados. • Pilar extremo HEA-300. 𝑀𝑐,𝑅𝑑=1383 𝑐𝑚3×2750𝑘𝑔 𝑐𝑚2 1,05 =36.222 𝑘𝑔·𝑚 27.328 𝑘𝑔·𝑚≤36.222 𝑘𝑔·𝑚 • Vigas HEA-300. 27.634 𝑘𝑔·𝑚≤36.222 𝑘𝑔·𝑚 No se considera necesario comprobar el ELU a flexión en eje Z puesto que este valor es muy pequeño. 6.3.1.3.3.4 Estado Límite Último de Estabilidad por Pandeo Lateral (eje Y) Debe cumplir la siguiente inecuación. 𝑀𝐸𝑑≤𝑀𝑏,𝑅𝑑 (6-19) Donde Proceso Constructivo 106 𝑀𝑏,𝑅𝑑=𝑋𝐿𝑇 𝑊𝑝𝑙,𝑦 𝑓𝑦 ɣ𝑀1 (6-20) Sólo se realizará este estudio por flexión si no se cumple el siguiente enunciado. 𝑀𝐸𝑑 𝑀𝑐𝑟 ≤0,16 (6-21) Donde 𝑀𝑐𝑟=𝑐1𝛱2 𝐸 𝐼𝑧 𝐿2√𝐼𝑤 𝐼𝑧𝐿2𝐺 𝐼𝑡 𝛱2𝐸 𝐼𝑧 (6-22) Siguiendo la EAE [54]. • Pilar extremo HEA-300. 27.328 𝑘𝑔·𝑚 8.674.352 𝑘𝑔·𝑚≤0,16 No requiere comprobación a pandeo lateral. • Vigas HEA-300. 27.634 𝑘𝑔·𝑚 4.306.816 𝑘𝑔·𝑚≤0,16 No requiere comprobación a pandeo lateral. 6.3.1.3.3.5 Estado Límite Último de Resistencia a Cortante (eje Z) Debe cumplir la inecuación (6-11) donde 𝑉𝑐,𝑅𝑑=𝐴𝑣×𝑓𝑦/√3 ɣ𝑀0 (6-23) 𝐴𝑣=𝐴 − 2 𝑏 𝑡𝑓+𝑡𝑓(𝑡𝑤+2𝑟) (6-24) • Pilar extremo HEA-300. 𝐴𝑣=113−2×30× 1,4 + 1,4 (0,85+2×2,7)=37,75 𝑐𝑚2 𝑉𝑐,𝑅𝑑=37,75 𝑐𝑚2×2750𝑘𝑔 𝑐𝑚2/√3 1,05 =57.082 𝑘𝑔 5.470 𝑘𝑔≤57.082 𝑘𝑔 Cumple. • Vigas HEA-300. 8.255 𝑘𝑔≤57.082 𝑘𝑔 Cumple. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 107 No se considera necesario comprobar el ELU a cortante en eje Y puesto que este valor es cercano a cero. 6.3.1.3.3.6 Estado Límite Último de Resistencia a Interacción Flector(Y) + Cortante(Z) En ninguno de los casos es necesario reducir la resistencia de cálculo a flexión, ya que Ved no es superior al 50% de Vc,Rd. Por tanto, se cumple este criterio. 6.3.1.3.3.7 Estado Límite Último de Resistencia a Interacción Flector(Y) + Axil Como criterio aproximado y conservativo, se comprueba su cumplimiento mediante la siguiente expresión. 𝑁𝐸𝑑 𝑁𝑅𝑑+𝑀𝑦,𝐸𝑑 𝑀𝑦,𝑅𝑑+𝑀𝑧,𝐸𝑑 𝑀𝑧,𝑅𝑑 ≤1 (6-25) • Pilar extremo HEA-300. 10.833 294.642+27.328 36.222+0=0,791≤1 Cumple. • Vigas HEA-300. 7.432 294.642+27.634 36.222+0=0,788≤1 Cumple. • Pilar HEA-220. No requiere comprobación pues los flectores existentes son despreciables. 6.3.1.3.3.8 Estado Límite Último – Interacción Flector + Axil + Cortante En ninguno de los casos es necesario reducir la resistencia de cálculo a flexión, ya que Ved no es superior al 50% de Vc,Rd. Por tanto, se cumple este criterio. 6.3.1.3.4 Pó rticós cón pared – Diagrama de esfuerzós A semejanza de los pórticos acartelados, se obtienen los diagramas de esfuerzos para los pórticos con muro ensartado para la hipótesis de sobrecarga de uso, cuyas barras presentan todas un perfil HEA-240. Figura 6.38 Diagrama de axiles. Proceso Constructivo 108 Figura 6.39 Diagrama de cortantes. Figura 6.40 Diagrama de flectores. 6.3.1.3.5 Pó rticós cón pared – Cómpróbació n Estadós Lí mite ha sido adecuado, a través de los Estados Límite de esta estructura. Sólo se incluyen los Estados Límite que son de importancia porque pueden comprometer la resistencia o estabilidad de la estructura. 6.3.1.3.5.1 Estado Límite Último de Resistencia a Compresión Para cada barra del pórtico, se debe cumplir la desigualdad (6-13). Aplicando la ecuación (6-14). • Pilares HEA-240. 𝑁𝑐,𝑅𝑑=60,4 𝑐𝑚2×2750 𝑘𝑔 𝑐𝑚2 1,05 =158.190,48 𝑘𝑔 6.917 𝑘𝑔≤158.190,48 𝑘𝑔 Cumple. • Vigas HEA-240. 785 𝑘𝑔≤158.190,48 𝑘𝑔 Cumple. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 109 6.3.1.3.5.2 Estado Límite Último de Estabilidad a Pandeo Para cada barra del pórtico, se debe cumplir la desigualdad (6-15). Sólo se realizará este estudio por compresión si no se cumple la inecuación (6-17). • Pilares HEA-240 Siendo el eje Z aquel más propenso al pandeo al tener un axil crítico más bajo. 𝑁𝑐𝑟,𝑧=𝛱2×2100000𝑘𝑔 𝑐𝑚2×2077 𝑐𝑚4 (0,5×9,83)2 𝑚2=178.200 𝑘𝑔 6.917 178.200≤0,04 No requiere comprobación a pandeo. • Vigas HEA-240: No requiere comprobación a pandeo. 6.3.1.3.5.3 Estado Límite Último de Resistencia a Flexión (eje Y) Debe cumplir la siguiente desigualdad (6-9). Aplicando la expresión (6-10) se obtienen los siguientes resultados. • Pilar HEA-240. 𝑀𝑐,𝑅𝑑=744,6 𝑐𝑚3×2750𝑘𝑔 𝑐𝑚2 1,05 =19.501 𝑘𝑔·𝑚 1.947 𝑘𝑔·𝑚≤19.501 𝑘𝑔·𝑚 Cumple. • Vigas HEA-240. 4.653 𝑘𝑔·𝑚≤19.501 𝑘𝑔·𝑚 Cumple. No se considera necesario comprobar el ELU a flexión en eje Z puesto que este valor es muy pequeño. 6.3.1.3.5.4 Estado Límite Último de Estabilidad por Pandeo Lateral (eje Y) Debe cumplir la inecuación (6-19), con la aplicación de la expresión (6-29). Sólo se realizará este estudio por flexión si no se cumple la desigualdad (6-21). Aplicando (6-22) se obtienen los siguientes resultados. • Pilares HEA-240. 1.947 𝑘𝑔·𝑚 3.169.978 𝑘𝑔·𝑚≤0,16 No requiere comprobación a pandeo lateral. Proceso Constructivo 110 • Vigas HEA-240. 4.653 𝑘𝑔·𝑚 3.145.130 𝑘𝑔·𝑚≤0,16 No requiere comprobación a pandeo lateral. 6.3.1.3.5.5 Estado Límite Último de Resistencia a Cortante (eje Z) Debe cumplir la inecuación (6-11). Aplicando las expresiones (6-23) y (6-24) se obtienen los siguientes resultados. • Pilar HEA-240. 𝐴𝑣=76,8−2×24× 1,2 + 1,2 (0,75+2×2,1)=25,14 𝑐𝑚2 𝑉𝑐,𝑅𝑑=25,14 𝑐𝑚2×2750𝑘𝑔 𝑐𝑚2/√3 1,05 =38.014 𝑘𝑔 354 𝑘𝑔≤38.014 𝑘𝑔 Cumple • Vigas HEA-240. 3.217 𝑘𝑔≤38.014 𝑘𝑔 Cumple No se considera necesario comprobar el ELU a cortante en eje Y puesto que este valor es cercano a cero. 6.3.1.3.5.6 Estado Límite Último de Resistencia a Interacción Flector(Y) + Cortante(Z) En ninguno de los casos es necesario reducir la resistencia de cálculo a flexión, ya que Ved no es superior al 50% de Vc,Rd. Por tanto, se cumple este criterio. 6.3.1.3.5.7 Estado Límite Último de Resistencia a Interacción Flector(Y) + Axil Se debe cumplir la inecuación (6-25). • Pilar HEA-240. 6.917 158.190,5+1.947 19.501+0=0,144≤1 Cumple. • Vigas HEA-240. 7.432 158.190,5+4.653 19.501+0=0,244≤1 Cumple. 6.3.1.3.5.8 Estado Límite Último – Interacción Flector + Axil + Cortante En ninguno de los casos es necesario reducir la resistencia de cálculo a flexión, ya que Ved no es superior al 50% de Vc,Rd. Por tanto, se cumple este criterio. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 111 6.3.2 Nave C Siguiendo el Código Técnico – DB de Seguridad Estructural de Acciones en la Edificación, la estructura está sometida a las siguientes cargas [51]. Definición de cargas 6.3.2.1.1 Acciónes permanentes La única acción permanente que interviene es el peso propio de la cubierta. No se tienen en cuenta aquellas acciones debidas al pretensado o derivadas de la interacción con el terreno. En esta estructura no se colocan placas solares en cubierta. El peso de la cubierta total deriva de dos elementos. • El material de cubrición, que son listones de chapa metálica, con un peso estimado de 6 kg/m2 [48]. • El peso de las correas, que dependen de la sección provista. En este aspecto, se propone un perfil ZF- 200x2,5 con un peso estimado de 7,15 kg/m [55]. Esto hace un total de 11,95 kg/m2, que se sobredimensiona en 13 kg/m2. 6.3.2.1.2 Acciónes variables Las acciones variables que se consideran son el viento, la nieve, la sobrecarga de uso y las acciones térmicas. • La carga de nieve en Andújar se estima en 0,2 kN/m2. • La sobrecarga de uso es de 0,4 kN/m2, ya que todas las naves de la instalación se clasifican en el grupo G1, como cubierta ligera sobre correas, sólo accesible para mantenimiento. La aplicación de esta carga es no concomitante con el resto de acciones variables. • La carga de viento se distribuye en cubierta con distinta incidencia. Esta cubierta se propone a dos aguas con inclinación de 7º y una incidencia lateral del viento de 0º. Esta nave es totalmente diáfana, con ausencia de cerramiento lateral. • Las cargas térmicas no son de aplicación en esta nave. En relación con la carga de viento, esta nave se puede asemejar al modelo de marquesina a dos aguas, conforme a la tabla D.11 del CTE-DB SE-AE. Esta marquesina se diseña considerando el factor de obstrucción de 0,5. En este apartado se especifica la carga de viento en cada zona de la cubierta. Proceso Constructivo 112 Figura 6.41 Coeficientes de presión en cubierta. Nave C [51]. La carga de viento sólo afecta a la cubierta, pudiendo incidir hacia arriba o hacia abajo en esta, por tanto, se presentan dos hipótesis en relación a la carga de viento: a presión o a succión. Estas hipótesis son independientes de la dirección de aplicación del viento, pues al ser una marquesina, incide con la misma fuerza en cualesquiera de las caras de la nave. A modo de simplificación, la zona B no se va a considerar en el estudio, puesto que se corresponde a las zonas más extremas donde hay mayor incidencia del viento, por lo que se opta por incluir un peto de chapa metálica a modo de principio de cerramiento lateral en todo el perímetro de la estructura, con el objetivo de reducir esta carga mayorada en esas zonas puntuales. 𝑞𝑣=𝑞𝑏×𝑐𝑒×𝑐𝑝 (6-26) Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 113 • Situación de presión, en función de las zonas. Tabla 6.11 Carga de viento en cubierta a presión. Zona A C D Cp 0,65 1,35 0,4 Carga qv [kg/m2] 58,5 121,5 36 • Situación de succión, en función de las zonas. Tabla 6.12 Carga de viento en cubierta a succión. Zona A C D Cp -1 -1,6 -1,5 Carga qv [kg/m2] -90 -144 -135 6.3.2.1.3 Acciónes accidentales Las acciones accidentales consideradas son los sismos, los accidentes y los incendios. Atendiendo al apartado 6.3.1.1.3 y por analogía, estas acciones no se consideran. Comprobación de Correas 6.3.2.2.1 Hipó tesis de carga El cálculo de la carga sobre las correas se estima siguiendo el criterio de Estado Límite Último en situaciones transitorias, conforme a la expresión (6-2). 𝑞=ɣ𝑃𝑃×𝑃𝑃+∑ɣ𝑁𝐷×𝛹𝑁𝐷×𝑁𝐷+ɣ𝐷×𝐷 Se deben considerar las siguientes hipótesis, en función de la carga variable que se considere determinante. • HIPÓTESIS 1: viento determinante. Definida conforme a la ecuación (6-3). 𝑞=1,35×13𝑘𝑔 𝑚2+1,5×𝑉+1,5×0,5×20𝑘𝑔 𝑚2 si viento desfavorable en presión Proceso Constructivo 120 No requiere comprobación a pandeo lateral. • Vigas HEA-340. 30.384 𝑘𝑔·𝑚 4.738.579 𝑘𝑔·𝑚≤0,16 No requiere comprobación a pandeo lateral. 6.3.2.3.3.5 Estado Límite Último de Resistencia a Cortante (eje Z) Debe cumplir la inecuación (6-11). El cálculo se realiza mediante las expresiones (6-23) y (6-24). donde • Pilar HEA-300. 2.469 𝑘𝑔≤57.082 𝑘𝑔 Cumple. • Vigas HEA-340. 𝐴𝑣=133,5−2×30×1,65+1,65 (0,95+2×2,7)=45 𝑐𝑚2 𝑉𝑐,𝑅𝑑=45 𝑐𝑚2×2750𝑘𝑔 𝑐𝑚2/√3 1,05 =68.045 𝑘𝑔 8.954 𝑘𝑔≤68.045 𝑘𝑔 Cumple. No se considera necesario comprobar el ELU a cortante en eje Y puesto que este valor es cercano a cero. 6.3.2.3.3.6 Estado Límite Último de Resistencia a Interacción Flector(Y) + Axil Como criterio aproximado y conservativo, se comprueba su cumplimiento mediante la expresión (6-25). • Pilar HEA-300. 18.907 294.642+13.136 36.222+0=0,427≤1 Cumple. • Vigas HEA-340. 3.358 349.642+30.384 48.452,4+0=0,637≤1 Cumple. 6.3.2.3.3.7 Estado Límite Último – Interacción Flector + Axil + Cortante En ninguno de los casos es necesario reducir la resistencia de cálculo a flexión, ya que Ved no es superior al 50% de Vc,Rd. Por tanto, se cumple este criterio. 6.3.2.3.3.8 Estado Límite Último de Tracción La estructura puede estar sometida a tracción para una hipótesis de viento como acción determinante a succión. Las barras deben cumplir la inecuación siguiente. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 121 𝑁𝐸𝑑≤𝑁𝑡,𝑅𝑑 (6-28) Donde el valor del axil a tracción máximo se calcula conforme a la expresión (6-14). Los resultados obtenidos son los siguientes. • Pilares HEA-300. 13.298 𝑘𝑔≤294.642,85 𝑘𝑔 Cumple. • Vigas HEA-340. 3.682 𝑘𝑔≤349.642,85 𝑘𝑔 Cumple. 6.3.3 Sótano Diagrama de esfuerzos La estimación de cargas en el sótano se reduce a calcular la sección de las vigas metálicas que se disponen para permitir el paso de vehículos por encima de los compartimentos para las tolvas. Se considera que las vigas presentan un perfil HEA-140 y presentan un modelo de viga biapoyada, al estar colocadas en un cajón que forman los muros. La carga estimada que debe soportar será de unos 8.000 kg/m2 que es la carga equivalente a dos ruedas de remolque. Las vigas se distancian como máximo 1,50 metros entre ellas, por tanto, la carga lineal aplicada sobre una viga será de 12.000 kg/m. Figura 6.48 Diagrama de esfuerzos. Sótano. Proceso Constructivo 122 Comprobación Estados Límite 6.3.3.2.1.1 Estado Límite de Servicio en Flecha Debe cumplir la desigualdad (6-6). La flecha máxima admisible se calcula conforme la expresión (6-7). 𝑠𝑎𝑑𝑚=1,6 𝑚 250 =6,4 𝑚𝑚 Mientras que la flecha de cálculo para un modelo de viga biapoyada se estima conforme a la expresión (6-8). 𝑠𝐸𝑑=5×120𝑘𝑔 𝑐𝑚×1604 𝑐𝑚4 384×2100000𝑘𝑔 𝑐𝑚2×1033 𝑐𝑚4=4,7 𝑚𝑚 Por tanto, cumple el ELS de desplazamiento vertical. 6.3.3.2.1.2 Estado Límite Último de Resistencia a Flexión (eje X) Debe cumplir la desigualdad (6-9). Aplicando la expresión (6-10) se obtienen los siguientes resultados. 𝑀𝑐,𝑅𝑑=𝑊𝑒𝑓×𝑓𝑦 ɣ𝑀0 =173,5 𝑐𝑚3×2750𝑘𝑔 𝑐𝑚2 1,05 =4.544 𝑘𝑔·𝑚 3.840 𝑘𝑔·𝑚≤4.544 𝑘𝑔·𝑚 Cumple. 6.3.3.2.1.3 Estado Límite Último de Resistencia a Cortante (eje Z) Debe cumplir la desigualdad (6-11). El cálculo se realiza mediante las expresiones (6-23) y (6-24), donde 𝐴𝑣=31,4−2×14×0,85+0,85 (0,07+2×1,2)=9,7 𝑐𝑚2 𝑉𝑐,𝑅𝑑=𝐴𝑣 𝑓𝑦/√3 ɣ𝑀0 =9,7 𝑐𝑚2×2750𝑘𝑔 𝑐𝑚2/√3 1,05 =14.667 𝑘𝑔 577,5 𝑘𝑔≤14.667 𝑘𝑔 Cumple. 123 7 INSTALACIONES AUXILIARES En este capítulo, se diseñan las distintas instalaciones auxiliares que debe contener la almazara para su funcionamiento óptimo. 7.1 Instalación Eléctrica La instalación eléctrica de este establecimiento industrial se realiza conforme al Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) e ITC-BT-02, Instrucción Técnica Complementaria enfocada a las instalaciones de Baja Tensión [59]. La instalación presenta una acometida a la Red Pública. Mediante un CT propio de la instalación, se disminuye la tensión de media (20 kV) a baja (400 V). Desde este CT se transporta la corriente eléctrica hasta el cuadro general de protección y mando. La instalación utiliza un modelo trifásico para la distribución de energía eléctrica desde la acometida hasta los cuadros secundarios de mando, excepto aquellos cuadros secundarios que requieran una potencia menor a 10 kW que trabajan en monofásico. A partir de estos, los conductores tomarán derivaciones en monofásica o trifásica, en función de la carga que se deba alimentar. La instalación eléctrica en esta parcela sigue este recorrido. • Acometida en la vía pública en media tensión y transformación a baja tensión. • Caja General de Protección (cuadro de acometida) y Caja de Contadores (equipos de medida). • Derivación Individual hasta el Cuadro General de Protección y Mando mediante red enterrada bajo tubo (ICT-BT-07). • Sala eléctrica: incluye el CGPM., y dispositivos de control de sobretensiones y sobreintensidades. • Conectores desde la sala eléctrica hasta cada cuadro secundario. • Cuadros Secundarios de Protección y Mando. • Agrupaciones de cables hasta receptores de iluminación o a motor. El sistema requiere una potencia de unos 650 kW en total, sumando todas las potencias de los distintos receptores, sin incluir un factor de simultaneidad para así tener un criterio conservativo. 7.1.1 Elementos de la Instalación Centro de Transformación En base a la ITC-BT-11, se propone una acometida única a la parcela de tipo subterránea en derivación con cables aislados de cobre o aluminio. Esta acometida introduce la energía eléctrica en la instalación, que comienza con la presencia de un Centro de Transformación. El CT es una instalación definida físicamente en el capítulo 6 y colocado a pie de calle, que alberga un transformador con el objetivo de reducir el voltaje de la Red Eléctrica Pública en la entrada a nuestra instalación Instalaciones auxiliares 124 a baja tensión, además de otros equipos que se definen a continuación. Este CT cuenta con siete celdas: • Dos celdas de línea de entrada de MT desde la Red General, a 20 kV. • Una celda de seccionamiento, formada por un interruptor-seccionador con poder de corte en carga. • Una celda de protección del transformador, con su correspondiente seccionador de puesta a tierra. • Una celda de medida compuesta por un transformador de intensidad y un transformador de tensión. • Una celda de transformación, la cual contiene el propio transformador. • Una celda de salida de la energía eléctrica en baja tensión, a 400 V. Figura 7.1 Elementos de un CT. Instalaciones de enlace En este caso, la acometida se realiza a un único usuario, por lo que no existe Línea General de Alimentación. Tras la implantación del CT, se propone incluir una Caja General de Protección a modo de cuadro de acometida, acompañado del equipo de medición que se toma como un cuadro de contadores. Estos equipos se instalan a pie de calle, para facilitar el acceso a la compañía eléctrica, en el lugar de la acometida. Las disposiciones generales de este tipo de caja vienen determinadas en la ITC-BT-13. Derivación individual Es la parte de la instalación que, partiendo de la caja de protección y medida, suministra energía eléctrica a una instalación de usuario. Comprende los fusibles de seguridad, el conjunto de medida y los dispositivos generales de mando y protección. Está regulada por la ITC-BT-15. Siguiendo la Instrucción Técnica, se indica lo siguiente: ¨Los conductores a utilizar serán de cobre o aluminio, aislados y normalmente unipolares, siendo su tensión asignada 450/750 V. Se seguirá el código de colores indicado en la ITC BT-19. Para el caso de cables multiconductores o para el caso de derivaciones individuales en el interior de tubos enterrados, el aislamiento de los conductores será de tensión asignada 0,6/1 kV. La sección mínima será de 6 mm2 para los cables polares, neutro y protección y de 1,5 mm2 para el hilo de mando, que será de color rojo¨. La derivación individual hasta el CGPM se presenta con tensión asignada 0,6/1 kV, en cumplimiento con la ITC. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 125 Con respecto a la reacción al fuego, esta Instrucción indica lo siguiente: ¨Los cables y sistemas de conducción de cables deben instalarse de manera que no se reduzcan las características de la estructura del edificio en la seguridad contra incendios¨. No obstante, en el apartado de protección contra incendios se detallan las especificaciones de los cables en esta materia. La caída de tensión máxima admisible en una derivación individual que no cuenta con LGA previa y alimenta a un único usuario es de 1,5%. Dispositivos de mando y protección En la instalación eléctrica de la almazara, se presenta un Cuadro General de Mando y Protección que deriva en once Cuadros Secundarios. 7.1.1.4.1 Cuadró General de Mandó y Prótecció n El CGMP de este establecimiento industrial se ubica en el lugar más cercano a la entrada de la Derivación Individual en el edificio, esto es, en la sala eléctrica ubicada en la nave B, que linda con el exterior del edificio. Este cuadro presenta los siguientes dispositivos de mando y protección: • Un interruptor general automático (IGA) de corte omnipolar, con accionamiento manual y que incluya protecciones contra sobrecarga y cortocircuito según ITC-BT-22. Tendrá un poder de corte suficiente para intensidades de cortocircuito que se produzcan en el punto de su instalación, de 4,5 kA como mínimo. • Un interruptor diferencial en cada subcuadro (ID), destinado a la protección contra contactos en todos los circuitos según ITC-BT-24. 7.1.1.4.2 Cuadrós Secundariós La ITC-BT-19 indica lo siguiente, en referencia a la subdivisión de instalaciones: ¨Las instalaciones se subdividirán de forma que las perturbaciones originadas por averías que puedan producirse en un punto de ellas, afecten solamente a ciertas partes de la instalación, para lo cual los dispositivos de protección de cada circuito estarán adecuadamente coordinados y serán selectivos con los dispositivos generales de protección que les precedan¨. Los CSPM tienen una función análoga a los CGPM, aunque su objetivo es proteger elementos y usuarios de posibles problemas eléctricos, seleccionando el corte de una zona eléctrica concreta con independencia del resto de la instalación. Este cuadro presenta dispositivos de corte omnipolar con el fin de proteger cada uno de los circuitos interiores contra cortocircuitos y sobrecargas. Cada cuadro secundario deriva en asociaciones de cables que conectan con grupos de receptores, ya sean cargas de fuerza enfocadas a la maquinaria y a las tomas de corriente, como a puntos de iluminación. En el proyecto no se detalla cada asociación de conectores. La instalación completa de la almazara, gobernada por el Cuadro General de mando y protección, está compuesta de varios circuitos, divididos en trece cuadros secundarios, como muestra la tabla 7.1. Instalaciones auxiliares 126 Tabla 7.1 Cuadros secundarios. Cuadro Secundario Nombre Potencia requerida [W] 1 Recepción 159225 2 Molturación B 125070 3 Molturación A 263307 4 Exterior Suroeste 5500 5 Bodega Sur 22110 6 Bodega Norte 19140 7 Envasado 15910,4 8 Almacenes y Muelle 7365,6 9 Salón de Actos 5665 10 Oficinas 11880 11 Exterior Noreste 3355 12 P.C.I. 3100 13 G.P. Fontanería 2500 Agrupaciones (sin C.S.) Zonas técnicas 40000 Se deben realizar dos aclaraciones en cuanto a los cuadros secundarios. La primera de ellas se refiere al CS 12, destinado a alimentar el grupo de bombeo de la Protección Contra Incendios. Esta instalación eléctrica no se conecta al CGPM sino que deriva directamente desde el CT, con el objetivo de que, en caso de que ocurra un accidente en la instalación como puede ser un incendio, este grupo de bombeo funcione independientemente de que se produzca un corte en la red comandadada por el CGPM. Esta instalación debe estar siempre disponible para su uso por la vital importancia que tiene. En el caso del CS 13, destinado a la alimentación del grupo de bombeo de la fontanería, se propone una línea eléctrica idéntica a la de PCI desde el CT para que el bombeo sea independiente de cortes en el CGPM. Por otro lado, las agrupaciones son conjuntos de conducciones que, por motivos de cercanía principalmente, no requieren de un cuadro secundario para su canalización. Todas las zonas técnicas y los pasillos reciben energía eléctrica mediante estas agrupaciones, pues están en los alrededores del CGPM y no requieren de un Cuadro Secundario. La Unidad Centralizada de Climatización que se coloca en el almacén logístico, con contacto al exterior del edificio, también recibe la energía mediante una agrupación de conductores, con potencia requerida de 20 kW. Instalaciones interiores Toda la normativa en relación con la ITC-BT-19 es de aplicación en este apartado. Los conductores utilizados para las instalaciones interiores serán de cobre y estarán siempre aislados. La tensión asignada no será inferior de 450/750 V, en este proyecto los cables tendrán una tensión asignada de 0,6/1 kV. Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 127 La sección de los conductores se determina por criterio de caída de tensión entre el origen de la instalación interior (en el cuadro de mando correspondiente) y cualquier punto de uso. Dicha caída de tensión debe ser menor del 3% en alumbrado y menor del 4,5% para demás usos. Dicho esto, en términos generales, la caída de tensión total entre un punto de luz y su correspondiente cuadro de mando no será superior al 4,5%, mientras que, para circuitos de fuerza, la caída de tensión entre una carga y su cuadro de mando no puede superar el 6%. Esta rectificación se debe a la suma de las pérdidas acumuladas en la derivación individual (en este caso, entre acometida y cuadro de general de mando) y las pérdidas en el conductor en cuestión, que une el cuadro de mando con la carga. Por normativa de esta Instrucción, para tener en cuenta las corrientes armónicas debidas a cargas no lineales y posibles desequilibrios, salvo justificación por cálculo, la sección del conductor neutro será como mínimo igual a la de las fases. Las intensidades máximas admisibles vienen recogidas en la tabla 1 de la ITC-BT-19 en función del tipo de instalación que se lleva a cabo en los conductores con carga. No obstante, el criterio de dimensionamiento por intensidad se detalla más adelante. Los conductores deben ser no propagadores de fuego, siendo sus especificaciones contra incendios Cca-s1b d1, a1. Los conductores de protección tendrán una sección mínima igual a la indicada en la tabla 2 de la ITC-BT- 19. Los conductores deben ser fácilmente identificables, en especial el conductor neutro y el de protección. Esta identificación se realiza por los colores que presenten sus aislamientos. • Conductores neutros o de fase con perspectivas de paso a neutro, son de color azul claro. • Conductores de protección son de color verde-amarillo. • Conductores de fase que no se prevea su pase a neutro, son de color marrón, negro o gris. 7.1.2 Conductores Toda la normativa en referencia a la ITC-BT-20 es de aplicación en este apartado. Se destacan los principales requisitos a considerar. Prescripciones generales El cableado eléctrico debe mantener una distancia mínima de 3 metros con cualquier canalización no eléctrica. En el caso de cercanía con conductos de calefacción, éstos no deben afectar a la salud del conexionado eléctrico (por ejemplo, calentamiento de cables). La canalización eléctrica nunca se ubicará por debajo de otras canalizaciones que pueden dar lugar a condensaciones, a menos que se tomen medidas de aislamiento en la canalización eléctrica. En definitiva, las canalizaciones eléctricas y las no eléctricas sólo pueden compartir huecos en la construcción o zanjas si se cumplen los siguientes requisitos: • La protección contra contactos indirectos está asegurada considerando la conducción no eléctrica de material metálico y por tanto conductor, siguiendo la ITC-BT-24. • La canalización eléctrica se debe proteger o mantener una distancia adecuada con canalizaciones que pueden provocar los siguientes riesgos: condensación, humedades, explosión, inundación o corrosión. Como conclusión, se pueden llevar a cabo estas consideraciones. • La canalización eléctrica enterrada no compartirá zanja, en la medida de lo posible, con canalizaciones de agua. En casos puntuales donde lo haga, los conductos eléctricos estarán debidamente aislados y deben disponerse por encima de las canalizaciones de agua. • En instalaciones interiores o en canalizaciones eléctricas a la intemperie, como por ejemplo en fachada, Instalaciones auxiliares 128 el cableado eléctrico debe ir debidamente aislado y manteniendo una distancia suficiente con otras instalaciones como fontanería o ventilación. Las canalizaciones deben estar dispuestas de forma que faciliten su inspección y acceso a las conexiones, con facilidad para identificar los distintos circuitos y receptores, para así realizar futuras reparaciones rápidas. Además, en materia de seguridad, las canalizaciones deben ser estancas. Las cajas de conexión, interruptores, tomas de corriente y, en general, toda la aparamenta utilizada, deberá presentar el grado de protección correspondiente a la caída vertical de gotas de agua, IPX1. Sus cubiertas y las partes accesibles de los órganos de accionamiento no serán metálicos. Tipos de Conductores Los conductores más representativos en la instalación eléctrica de la almazara son los siguientes. 7.1.2.2.1 Cónductóres aisladós bajó tubós prótectóres Los cables utilizados tienen una tensión asignada de 0,6/1 kV. Su diseño debe cumplir con lo establecido en la ICT-BT-21. 7.1.2.2.2 Cónductóres aisladós enterradós Son los conductores desde el Centro de Transformación hasta el Cuadro General de Mando y Protección. Los conductores aislados van bajo tubo con tensión asignada 0,6/1 kV, siguiendo la ITC-BT-07 e ITC-BT-21. 7.1.2.2.3 Cónductóres aisladós en el interiór de huecós de la cónstrucció n Son aquellos conductores que se incluyen en los falsos techos, muros, paredes, vigas, forjados, etc. Presentan tensiones asignadas no inferiores a 450/750 V, armados con alambres galvanizados y provistos de aislamiento y cubierta. Se pueden instalar directamente en los huecos de la construcción con la condición de que no sean propagadores de la llama. La sección de los huecos será como mínimo igual a cuatro veces la ocupada por los cables o tubos, y su dimensión más pequeña no será inferior a dos veces el diámetro exterior de mayor sección de los tubos, con mínimo de 20 mm. 7.1.2.2.4 Cónductóres aisladós en bandejas ó sópórtes de bandejas Presentan cables de tensiones asignadas no menores a 0,6/1 kV, armados con alambres galvanizados y provistos de aislamiento y cubierta. 7.1.3 Tipos de canalizaciones Todos los conductores anteriores son albergados por cuatro tipos de canalizaciones. 7.1.3.1.1 Canalizació n enterrada bajó tubó Sigue ITC BT-07, en referencia a líneas subterráneas. Estas canalizaciones albergan los conductores que conectan el CT con el CGPM. 7.1.3.1.2 Canalizació n empótrada en óbra Esta canalización está contemplada en la ITC-BT 19, tabla 1, como canalización al aire de tipo B, que comprende Implantación de Almazara en Andújar (Jaén). Edificios e Instalaciones Auxiliares. 129 aquellos conductores que se protegen mediante tubos en montaje superficial o empotrados en obra. 7.1.3.1.3 Canalizació n en bandeja perfórada Esta canalización está contemplada en la ITC-BT 19, tabla 1, como canalización al aire de tipo F, que comprende aquellos conductores que se transportan con canalizaciones en bandeja. 7.1.4 Protecciones Protección contra Sobreintensidades Siguiendo la ITC-BT-22, ¨Todo circuito se encuentra protegido contra los efectos de las sobreintensidades que se pueden producir, para las cuales la interrupción de este circuito se realizará en un tiempo conveniente o estará sobredimensionado para sobreintensidades previsibles¨. Las sobreintensidades están motivadas por tres motivos: • Sobrecargas debidas a los aparatos o defectos de aislamiento. Su protección se garantiza mediante un dispositivo formado por un interruptor automático magnetotérmico de corte omnipolar con curva térmica de corte, o por cortacircuitos fusibles. De esta forma, se establece un límite de intensidad que no es sobrepasado gracias a este equipo de protección. • Cortocircuitos. Estas anomalías son controladas por un dispositivo de protección cuya capacidad de corte está de acuerdo con la intensidad de cortocircuito máxima que pueda presentarse en el punto de su conexión. El mismo interruptor general magnetotérmico en cada línea que protege frente a sobrecargas, será el mismo utilizado para protección frente a cortocircuitos. • Descargas eléctricas atmosféricas. Protección contra sobretensiones La protección contra sobretensiones se marca según la ITC-BT-23. Se debe incluir un dispositivo de control frente a las sobretensiones al comienzo de la Derivación Individual, que produce un corte en la red eléctrica de la almazara en caso de que se produzcan sobretensiones permanentes en la Red General Eléctrica. Protección contra contactos. Puestas a tierra. La instalación debe preveer la protección frente a contactos, ya sean directos o indirectos, para salvaguardar la integridad física de los usuarios. Para ello, se cuenta con un sistema de puesta a tierra consistente en conducciones hasta picas enterradas que evacúan la diferencia de potencial debida a un contacto no deseado entre un elemento con carga y otro con energía potencial nula. Este apartado sigue la ITC-BT-24. 7.1.4.3.1 Cóntactós directós Los contactos directos son aquellos que se producen entre usuarios y partes activas diseñadas para llevar tensión. Para evitar estos contactos, se deben incluir dos protecciones principalmente. • Protección por aislamiento de las partes activas. Las partes activas deberán estar recubiertas de un aislamiento que no pueda ser eliminado más que destruyéndolo. • Protección complementaria por dispositivos de corriente diferencial-residual. Son los llamados Interruptores Diferenciales, que se incluyen en cada Cuadro Secundario, para cada una de las instalaciones interiores.