Transferencia De Calor

INTRODUCCIÓN

Para nosotros como futuros Ingenieros en Alimentos se destaca la gran importancia que tiene este curso y su práctica; a través de la siguiente información se plantean conocer los fundamentos de la transferencia de calor por conducción, convección y radiación.

Primera Fase – Preguntas Abiertas

Lea detenidamente cada pregunta y en forma muy concreta dé respuesta a ella.

1- Relacione dos procesos del software Plantas Virtuales en los cuales se presentan los mecanismos de transferencia de calor individuales y dos en los cuales se presenten los mecanismos combinados.

R// El calor fluyendo de cuerpos o zonas de cuerpos, de alta temperatura a cuerpos o zona de cuerpos a baja temperatura lo hace fundamentalmente en uno ó más de tres mecanismos de transferencia de calor. Ellos son conocidos como CONDUCCION, CONVECCION Y RADIACION mecanismos que en la práctica se presentan en forma individual o simultánea en la industria.

Mecanismo individual de transferencia de calor

Ej: La evaporación es un proceso al cual se le aplica la transferencia de calor (mecanismo individual) la conducción.

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Mecanismo Combinado de transferencia de calor

Ej: Horno continúo de panificación: l horno es en esencia un concentrador de calor concebido para mantener temperaturas elevadas y someter a éstas a un material en particular. En el caso de la panificación, los hornos están diseñados para mantener en su interior temperaturas del orden de los 200ºC. El calor se transfiere al pan por radiación y convección a través de superficies o tuberías radiantes o directamente a través de vapor.

2- Seleccione un proceso industrial para alimentos en el que se tengan los mecanismos de convección y radiación. Elabore un diagrama de flujo y describa brevemente el equipo en el cual se transfiere calor indicando claramente el mecanismo, la fuente de calor y rango aproximado de temperaturas de proceso.

R// Cuando una superficie transfiere calor por radiación casi siempre hay también una transferencia térmica convectiva a menos que dicha superficie esté en el vacío. Si la superficie radiante está a t° uniforme es posible calcular la transferencia de calor por convección y por radiación.

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3- -Elabore el circuito térmico para un alimento colocado al baño de maría en un recipiente de vidrio, que se encuentra dentro de una olla de vidrio colocada en un horno microondas.

4- Investigue el principio de funcionamiento de un secador solar, Identifique las resistencias térmicas y elabore el circuito térmico correspondiente.

El secado solar consiste en poner en contacto, bajo un invernadero, un aire regularmente renovado y un fango distribuido sobre una losa de hormigón y

removido mecánicamente. Entre la entrada y la salida del invernadero, el aire se carga de vapor de agua, a costa del fango que se seca. Un sistema de

ventilación asegura la renovación del aire con el fin de evacuar el vapor de agua procedente del fango. La cantidad de agua evaporada depende a la vez de las características del aire (temperatura, humedad), y de las del fango (temperatura, humedad, propiedades mecánicas).

5- Establezca dos aplicaciones prácticas del radio crítico de aislamientos.

Radio crítico de aislamientos: Al incrementar el grosor del aislamiento térmico de una pared plana siempre disminuye la transferencia de calor. Cuanto más grueso sea el aislante más baja será la velocidad de transferencia de calor. Esto es así debido a que el área de la superficie de intercambio de calor pared-fluido no varía. No ocurre lo mismo con las paredes cilíndricas o esféricas. En este caso, la resistencia total, y por tanto la potencia térmica, varía con el valor del radio exterior del aislamiento.

APLICACIONES:

Expresiones del radio crítico

PARED CILÍNDRICA => RADIO CRÍTICO = ka / ho ; ka: conductividad del aislante ; ho: coeficiente de película

PARED ESFÉRICA => RADIO CRÍTICO = ( 2 ka ) / ho ; ka: conductividad del aislante ; ho: coeficiente de película

• El radio crítico se puede aplicar para caracterizar el espesor en conductos cilíndricos, nos permite determinar el espesor del aislante para el cual el flujo de calor que lo atraviesa es máximo.

• Para cables eléctricos.

6- La difusividad térmica es una propiedad derivada de los materiales. Explique sobre su sentido físico en la transferencia de calor.

Difusividad térmica: Mecanismo de la conductividad térmica en los metales, variable que controlan la conductividad térmica en los metales, conducción térmica en cerámicas y polímeros, valores de conductividad térmica para distintos materiales, obtención de materiales aislantes.

La difusividad térmica es la magnitud que aparece en la ecuación de conducción del calor, y depende proporcionalmente de la conductividad térmica y es inversamente proporcional al calor específico y a la densidad del material.

Para obtener en un material la difusividad deseada se juega con la capacidad calorífica y con la conductividad térmica. La mayor

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