INGENIERÍA DE ALIMENTOS I ANGEL QUISPE T aquispet@unasam.edu.peALLA Sección de ingeniería de alimentos UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” SSOUFSELDERZDEUHIJOSDEPENDEEL SOLBEUPORPGRESODELOSUNASAM SEMESTRE 2 022 - I SEGUNDA PRACTICA PRESENCIAL Instrumentos de Medición de TransmisiónTemperaturadeCalor por Conducción
INTRODUCCION
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OBJETIVO Conocer acerca de los diferentes tipos de medidores de temperatura; así como su funcionamiento.
Del estudio de la termodinámica sabemos que el calor es la energía en tránsito que tiene lugar como resultado de las interacciones entre un sistema y sus alrededores, debido a una diferencia de temperatura. También sabemos que la termodinámica clásica trata con sistemas en equilibrio, de modo que puede predecir la cantidad de energía requerida para que un sistema dado cambie de un estado de equilibrio a otro, pero no puede predecir qué tan rápido tendrá lugar dicho cambio, puesto que el sistema no está en equilibrio durante el proceso. Es en ese punto donde la ciencia de la transferencia de calor juega un rol complementario de la termodinámica dándonos información acerca de la naturaleza de las interacciones entre sistema y medio y de la velocidad con la que dichas interacciones se producen. La transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una temperatura diferente a la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica, ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico.
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Instrumentos de Medición de Temperatura
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Instrumentos de Medición de Temperatura PARA LA TERMODINÁMICA delTemperaturasistema:50°C PARA LA INGENIERIA Temperatura del sistema va de depender de la posición de solido es decir que el sistema tiene varias temperaturas T4 T1 T2 T3 SSOUFSELDERZDEUHIJOSDEPENDEELPROGRESODELOSPUEBLOS UNASAM Dr. ANGEL QUISPE T aquispet@unasam.edu.peALLA INGENIERÍA DE ALIMENTOS I - CLASE PRESENCIAL Dr. ANGEL QUISPE TALLA – UNASAM – FIIA
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Termopar El termopar es un dispositivo formado por la unión de dos metales distintos que produce un diferencial de potencial (voltaje) por efecto Seebeck, que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado “punto caliente” o unión caliente o de medida y el otro denominado “punto frío” o unión fría o de referencia. En instrumentación industrial, los termopares son ampliamente usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación es la exactitud ya que los errores del sistema inferiores a un grado centígrado son difíciles de obtener.
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Tipos de Termopares Los termopares están disponibles en diferentes modalidades, como sondas. Estas últimas son ideales para varias aplicaciones de medición, por ejemplo, en la investigación de procesos tecnológicos de conservación de alimentos, sensores de temperatura para los alimentos, en la industria y en otras ramas de la ciencia. A la hora de seleccionarlos se debe tener en consideración el tipo de conector, el aislamiento su construcción; ya que todos estos factores tienen un efecto en el rango de temperatura a medir, precisión y fiabilidad en las lecturas
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Figura 1. A la izquierda termómetro digital con termopar tipo K, a la derecha “Potenciómetro” equipo utilizado en la medición de temperaturas con diferentes tipos de termopares.
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Desde los inicios de la revolución industrial, hasta hoy en día, el estudio asociado a la conducción de calor a través de los materiales ha sido la principal inquietud de los ingenieros dedicados a la optimización del aprovechamiento de la energía en todos sus ámbitos. Desde las pérdidas de calor en la distribución eléctrica hasta el sobrecalentamiento de los sistemas producción con el uso del calor.
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Transmisión de Calor por Conducción I. Introducción
Si bien el estudio de estas problemáticas se centra en la transferencia de calor como el tratamiento térmico, la refrigeración, es esta misma la que se centra en el estudio de la óptima conducción de calor a través de los materiales de los equipamientos estudiados. Se debe tener presente en términos metalúrgicos que, si bien un cierto material debe resistir los esfuerzos y presiones para los cuales fue diseñado, debe a la vez (idealmente) presentar una conducción térmica lo más alta posible para así facilitar el diseño de refrigeración.
Es por esto que la elección del material base para construir equipos como intercambiadores de calor en plantas de turbinas a gas es fundamental para producir el máximo aprovechamiento energético correspondiente. Esta experiencia se centra en el estudio de la conducción de calor lineal y radial a través de distintos tipos de materiales, de tal forma de obtener las conductividades térmicas de los materiales analizados para una cierta potencia nominal, comparando conducción teórica versus conducción práctica.
III. Metodología Para la presente experiencia, se utilizará el equipo de transferencia de calor de para calentamiento (plancha de cocina) y para enfriamiento (refrigeradora) para transmisión del calor por conducción la cual ofrece dos composiciones posibles para ensayos de conducción lineal en los planos x e y. Durante la primera parte de la experiencia, se va estudiar el comportamiento de la conducción lineal a través de las piezas distintas, las cuales van hacer posicionadas entre una parte fija con calefactor y de un refrigeradora, fijando las piezas a estudiar mediante los puntos de referencias y con las materias primas siguientes: a. Porción de embutidos forma pared plana (Experimento 1) b. Aguaymanto (Experimento 2) c. Hot dog (Experimento 3) d. Arándano (Experimento 4) e. Arveja (Experimento 5) f. Queso (Experimento 6)
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Medir experimentalmente la conductividad térmica de 4 materiales y geometrías distintas indirectamente, en este caso, a través de sensores de temperatura. Verificar la influencia del cambio de material y de geometría en el cambio de la . conductividad térmica
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II. Objetivos
III. Metodología Las materias primas siguientes: a. Porción de embutidos forma pared plana (Experimento 1) b. Aguaymanto (Experimento 2) c. Hot dog (Experimento 3) d. Arándano (Experimento 4) e. Arveja (Experimento 5) f. Queso (Experimento 6) SSOUFSELDERZDEUHIJOSDEPENDEELPROGRESODELOSPUEBLOS UNASAM Dr. ANGEL QUISPE T aquispet@unasam.edu.peALLA INGENIERÍA DE ALIMENTOS I - CLASE PRESENCIAL Dr. ANGEL QUISPE TALLA – UNASAM – FIIA Jamonada Aguaymanto Hot dog Arándano Arveja Queso
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III. Metodología
UNASAM Dr. ANGEL QUISPE T aquispet@unasam.edu.peALLA INGENIERÍA DE ALIMENTOS I - CLASE PRESENCIAL Dr. ANGEL QUISPE TALLA – UNASAM – FIIA FuenteJamonadadecalor Valores del sensor AREA Distancia Recordar:
ANGEL QUISPE angelquispetalla@hotmail.comTALLA a. Resumen general SSOUFSELDERZDEUHIJOSDEPENDEELPROGRESODELOSPUEBLOS UNASAM Dr. ANGEL QUISPE T aquispet@unasam.edu.peALLA INGENIERÍA DE ALIMENTOS I - CLASE PRESENCIAL Dr. ANGEL QUISPE TALLA – UNASAM – FIIA Longitud – Radio (mm) Potencia de la fuente de calor o frio (W)
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b. Detalle Experimento 1 _________________EspesorMaterial:________________
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b. Detalle Experimento 2 EspesorMaterial:_________________________________
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b. Detalle Experimento 3 espesorMaterial:_________________________________
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b. Detalle Experimento 4 Espesor_________________Material:________________
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b. Detalle Experimento 5 Espesor_________________Material:________________
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b. Detalle Experimento 6 Espesor_________________Material:________________
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IV. Cuestionario 1.- Reportar los valores obtenidos en la practica asi como los de conductividad térmica obtenidos por programas y por formula discuta sus resultados del calentamiento y enfriamiento para: a. Porción de embutidos forma pared plana b. Aguaymanto c. Hot dog d. Arandano e. Arveja f. Queso 2.- Indicar todas las condiciones de transferencia de calor por conducción hechas para las materias primas indicadas SSOUFSELDERZDEUHIJOSDEPENDEELPROGRESODELOSPUEBLOS UNASAM Dr. ANGEL QUISPE T aquispet@unasam.edu.peALLA INGENIERÍA DE ALIMENTOS I - CLASE PRESENCIAL Dr. ANGEL QUISPE TALLA – UNASAM – FIIA