PROPIEDADES TÉRMICAS Y AISLAMIENTO TERMICO

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Tema:

Propiedades térmicas y Aislamiento térmico

Curso:

Fenómenos de Transporte 2

Docente:

 Ing. Jesús Sánchez Gonzales

Alumnos:

• Paz morales Doris Inés
• Salinas López Juan
• Tapia Celis Jean Pieree

Ciclo:

 VI

Trujillo –Perú

2015

Índice

1. Introducción………………………………………………………………...........3

2. Propiedades térmicas de los alimentos …………………………………………..4

2.1. Conductividad térmica.................................................................................4

2.2. Calor específico...........................................................................................6

2.3. Densidad......................................................................................................9

2.4. Difusividad térmica.....................................................................................13

2.5. Problemas....................................................................................................15

3. Aislamiento térmico……………………………………………………………..17

3.1. Introducción………………………………………………………………17

3.2. Coeficiente de conductividad térmica……………………………………18

3.3. Razones para usar aislamiento térmico…………………………………..19

3.4. Materiales aislantes………………………………………………………20

3.4.1. Tipos de aislantes térmicos………………………………………21.

3.4.2. Características físicas ……………………………………………22

3.4.3. Temperaturas de aplicación………………………………………25

3.4.4. Propiedades………………………………………………………26

4. Bibliografía………………………………………………………………………27

1. Introducción

Los alimentos son sistemas complejos, siendo de origen biológico están sujetos a una gran variabilidad en su composición y estructura (Toledo, 1991); sumado a lo anterior existen cambios en la composición que ocurren durante los procesos típicos de la industria alimentaria, tales como, congelación, evaporación, deshidratación, etc; esto hace que se dificulte el conocer su comportamiento y sus propiedades físicas.

Entre las propiedades de alimentos más recurrentes, están las propiedades térmicas, íntimamente ligadas a los procesos térmicos.  Las propiedades térmicas involucradas en los distintos procesos térmicos son: conductividad térmica, calor específico y difusividad térmica.

Aunque en la literatura se puede encontrar cierta información experimental sobre las propiedades térmicas de algunos alimentos comunes, la inmensa cantidad de productos alimenticios, sus diferentes composiciones, y las diferentes temperaturas a que se llevan a cabo los procesos, hacen que las posibilidades de encontrar un valor adecuado sean reducidas.

2. Propiedades térmicas

2.1. Conductividad térmica

La conductividad térmica indica la tasa a la cual el calor fluye dentro y a través del material. En los procesos de transmisión de calor por conducción, en estado estaciona rio, el caudal de calor transmitido (°) a través de un sólido es directamente proporcional al área de transmisión () y al incremento de temperaturas (), e inversamente proporcional al espesor del sólido (). La constante de proporcionalidad recibe el nombre de conductividad térmica:[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]

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La conducción de calor en estado estacionario ha sido utilizada en distintos experimentos para calcular la conductividad térmica de alimentos. Aunque también pueden utilizarse experimentos en estado no estacionario para determinarla. De cualquier modo, lo que interesa obtener son relaciones matemáticas que permitan calcular la conductividad térmica de un determinado alimento en función de la temperatura y composición.

Para soluciones azucaradas, zumos de frutas y leche, una ecuación que permite el cálculo de la conductividad térmica es (Riedel, 1949):

   …  (1)[pic 9]

En la que k se expresa en  ;  en  y  es la fracción másica de agua. [pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]

Esta ecuación es válida en el intervalo de temperaturas de 0 a 180°C

Para diferentes frutas y vegetales Sweat (1974) da la ecuación:

… (2)[pic 14]

Válida para contenidos de agua superiores al 60%, aunque no se puede utilizar con alimentos de baja densidad y en aquellos que poseen huecos (como es el caso de manzanas)

En el caso de leches (Fernández- Martin ,1982) da una expresión polinómica de segundo grado con respecto a la temperatura:

 … (3)[pic 15]

En la que los parámetros A, B y C son función del contenido graso y no graso de la leche. Para natas una ecuación que permite obtener su conductividad térmica es (Gro- mov, 1974):

 … (4)[pic 16]

En la que la conductividad térmica se expresa en kcal/(h.m.°C), siendo   el porcentaje en grasa  entre 10 y 60; es la densidad de la muestra a la temperatura y composición correspondiente , expresada en  ; mientras que T es la temperatura en °C , en el intervalo de 30 a 70°C.[pic 17][pic 18][pic 19]

También para natas, Fernández- Martin y  Montez (1977), dan la expresión:

… (5)[pic 20]

Expresándose la conductividad térmica en , la temperatura T en °C, en el intervalo de 0 a 80°C. Además, f es el porcentaje en grasa entre 0,1 y 40%; mientras que  es la fracción volumétrica de la fase grasa, para valores inferiores a 0,52.[pic 21][pic 22]

Si se conoce la composición del alimento, es posible encontrar su conductividad térmica a partir de la ecuación:

 … (6)[pic 23]

En la que ki es la conductividad térmica del componente , y   es la fracción volumétrica de dicho componente. [pic 24][pic 25]

La fracción volumétrica del componente i viene dada por la expresión:

 … (7)[pic 26]

En la que  es la fracción másica del componente i, y  su densidad. En la tabla 1 se hallan recogidos los valores de la conductividad térmica de algunos alimentos. En la tabla 3 se dan las conductividades térmicas de los componentes puros mayoritarios en los alimentos, mientras que en la tabla 4 se da la conductividad del agua y el hielo en función de la temperatura[pic 27][pic 28]

2.2. Calor específico

El calor específico se define como la energía necesaria para elevar un grado la temperatura de la unidad de masa.

Tabla 1. Conductividad térmica en algunos alimentos

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