UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUACARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL CURSO TRANSFERENCIA DE CALOR GUIA DE LABORATORIO TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCION 2015 UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA DOCENTE: ERIK E. un espesor de 1 m de material homogéneo se obtenga una diferencia de 1ºC de temperatura entre sus dos caras. o sea donde el campo de temperaturas no varía a lo largo del tiempo. Todo ello en un sistema que se encuentra en estado estable. la cual establece que la tasa de transferencia de calor en una dirección dada. es proporcional al área normal a la dirección del flujo de calor y al gradiente de temperatura en esa dirección q x =−kA Donde dT dx qx es la tasa de flujo de calor que atraviesa en área A en la dirección x. La ley de Fourier tiene varias restricciones que el alumno deberá investigar. ALLCCA ALCA INGENIERIA AGROINDUSTRIAL CURSO. para que atravesando durante la unidad de tiempo. La conductividad térmica representa la cantidad de energía necesaria por unidad de tiempo medida en Watts por metro cuadrado de superficie que debe atravesar en forma perpendicular. uno de los cuales es la conductividad térmica que es lo que se desea calcular en esta práctica. en esta práctica emplearemos el mecanismo de conducción que está regido por la ley de Fourier. T es la temperatura. FUNDAMENTO Existen tres mecanismos que rigen la transferencia de calor. TRANSFERENCIA DE CALOR PRACTICA N° 01 DE LABORATORIO TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCION I. OBJETIVOS II. La conducción térmica está determinada por la ley de Fourier. Evaluar la transferencia de calor por conducción en los materiales. La conductividad térmica se expresa en unidades de W/m-K . Dicha ley emplea varios parámetros. la constante de proporcionalidad k se llama conductividad térmica. 0512. quien la desarrollo a principios del siglo XIX.6 0.5 4.019(1) 3. TRANSFERENCIA DE CALOR La ley de Fourier se debe al matemático francés. Cenizas (%). (%). Fourier.9 76.4 2.315 0.0 19.UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA AGROINDUSTRIAL DOCENTE: ERIK E. Agua Proteínas Carbohidratos Lípidos (%). Sus unidades son (m2/s).5 Leche entera pasteurizada Pescado fresco Papas Manzana Cp entregado por programa (kJ/kgºK)(3) 2. aparece la ley de transmisión de calor que expresa que el flujo de calor entre dos cuerpos es directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre ambos.9 3.1 0. ALLCCA ALCA CURSO.866 .577 0.0 - 79. Conductividad térmica (k): Es igual al flujo de calor de un área cuando se incrementa la temperatura en una unidad y la distancia en una unidad de longitud. 2.661 3.4 3.600(1) 3. Difusividad térmica (): Es la relación entre la conductividad térmica y el calor específico por su densidad.5 0. En el presente trabajo se plantea una base de datos basada en la "Tabla de Composición Química de los Alimentos Chilenos".4 81.8 84.517(1) 3.6 0.2 17. Esta base de datos contiene distintas tablas en las que se agruparon los alimentos de acuerdo al orden que el autor les dio y dentro de estas está cada uno de los alimentos con su nombre y composición porcentual requerida para el cálculo respectivo de la conductividad térmica de la papa. Sus unidades son (W/mºC).852(1) - 1. (%).814 3. Tabla Nº1 Calores específicos de los alimentos Producto.7 Calor específico experiment al (kJ/kg ªK).0 2. y solo puede ir en un sentido: el calor solo puede fluir del cuerpo más caliente hacia el más frío 1: PROPIEDADES FISICAS QUIMIC0S DE LA PAPA Las propiedades térmicas de la papa se definen como: Calor específico (Cp): Es la medida de la cantidad de energía que acompaña al cambio de una unidad de temperatura por unidad de masa.5 14 87. Sus unidades son (J/kg ºC). (Heldman D.7264. Mantequilla 15.135(1) 2.1 14.1 0. En 1882.050(2) 3. (%).0 3. 1981) para un gran número de alimentos.9 0. y Singh.3 3. TRANSFERENCIA DE CALOR Cordero Sardinas Queso Zanahoria 75 68.4875 0.0 88.0 0.0.4881(2) Papa 81.8103. ALLCCA ALCA CURSO.1.336 3.0 57.5644 0.875 3.2 0.0 7.370(2) 3.4 65.554(2) III. Cronometro.162 3.5 - - - - Tabla Nº2 Conductividad térmica de los alimentos Producto.910 2.0 1.5576 .1 Cerdo Pollo Espinaca Pan 88. MATERIALES Y METODOS III.9 4 0. MATERIALES Materia prima Papa (papa blanca) Materiales Regla.58720 0. Térmica (%).0 25.5 0.5215 0.935(1) 3.4803 0.497(2) Leche 37 0.5279(2) Huevo blanco 36 0. Contenido de Temperatura Conductividad Humedad (ºC).443(1) 6 0. Guantes térmicos.0 9.0 60 74 87 48.265(1) 3.4777(2) Tomate 0.0 1.577(1) 0.547 k entregado por el programa (W/mºK)(3) 0.3 1.310(2) 3.0 2.557(1) pescado -10 1.2 21.3 10.5811 0.14(1) 3.481 3.208 3. (W/mºK).383 3.338(2) Músculo de 0-10 0.850(2) 3.7 25.0 11.530(1) Cerdo 75.6058(2) Cordero 5.4902 0.800(2) 2850(2) 3.5 1-32 0.0 0.2 1.554(1) 0.223(1) 3.890(2) 2. Zanahorias 0.5952 0.UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA AGROINDUSTRIAL DOCENTE: ERIK E.879 3. 3.0 1. Hornilla eléctrica 2 Termómetros con termocupla tipo K Termómetro laser. . q x =−kA (T 1−T 2 ) dT =kA dx L Despejando k tenemos k= q x∗L A∗( T 1−T 2) Procedimiento: Medir las dimensiones del material. PROCESO DE EVALUACION DE CONDUCTIVIDAD TERMICA POR CONDUCCION Es posible determinar la conductividad en estado estable en base a la ley de Fourier. Colocar el termopar entre la placa y la hornilla y el otro sobre el material seleccionado.1.2. III.UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA DOCENTE: ERIK E. Δx o L Área de contacto Colocar el material que se haya seleccionado sobre la plancha eléctrica o el baño maría. Ponerse lo guantes térmicos. ALLCCA ALCA INGENIERIA AGROINDUSTRIAL CURSO. TRANSFERENCIA DE CALOR 1 pedazo de hielo Equipos Balanza.2. METODOS III. Tiempo (min) T1 (°C) T2 (°C) Cuando se halla alcanzado el estado estable. TRANSFERENCIA DE CALOR Encender la hornilla a 120 °C o el baño maria a 80°C. coloque el hielo sobre la balanza para conocer la masa de este. poniendo en cero el cronometro.UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA AGROINDUSTRIAL DOCENTE: ERIK E. -ΔT = T1-T2 . ALLCCA ALCA CURSO. Registrar las lecturas de temperatura (T1 y T2) cada 2 min. Amsterdam. 1969. BRENNAN. ALLCCA ALCA CURSO. TRANSFERENCIA DE CALOR Masa de hielo (Kg) A continuación coloque la masa de hielo sobre el material que haya seleccionado y medir el tiempo en que se tarda en derretir la masa de hielo. V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA 1.UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA AGROINDUSTRIAL DOCENTE: ERIK E. .7 J/g) Calcular la transferencia de calor como el calor utilizado entre el tiempo. k= q x∗L A∗(T 1−T 2) qx IV. Q=h if ∗m Donde: hif es el calor latente de fusión (333. q x= Q t Determinar la conductividad térmica considerando. Tiempo (s) Con estos datos se calcula la cantidad de calor necesaria para fundir esa masa de hielo de la siguiente manera. Food engineering operations. VI. J. L A -ΔT k RESULTADOS Y DISCUSIONES Analizar la conductividad térmica del material seleccionado y discutir todos los resultados obtenidos en base a otras investigaciones revisadas. 1975. . las operaciones básicas aplicadas a la tecnología de los alimentos. de C. España. Ingeniería de los alimentos. 5. Proceso de transporte y operaciones unitarias. Publishing Company. D. 1998. Heldman D.V. Food process engineering. Zaragoza. (1981). ALLCCA ALCA INGENIERIA AGROINDUSTRIAL CURSO.A. México. Tercera edición. GEANKOPLIS. TRANSFERENCIA DE CALOR 2. 1988. C. 3. 4.UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA DOCENTE: ERIK E. y Singh. EARLE. R. Food Process Engineering segunda edicion. HELDMAN. Westport. R. Compañía editorial continental S.