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Objetivos: Aprender acerca de los fundamentos de los equipos de transferencia de calor Apropiar los términos y conceptos fundamentales de los equipos de.

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1 Objetivos: Aprender acerca de los fundamentos de los equipos de transferencia de calor Apropiar los términos y conceptos fundamentales de los equipos de transferencia de calor Reconocer e identificar y aplicar los modelos analíticos utilizados para cuantificar la transferencia de calor en los equipos de transferencia Objetivos: Aprender acerca de los fundamentos de los equipos de transferencia de calor Apropiar los términos y conceptos fundamentales de los equipos de transferencia de calor Reconocer e identificar y aplicar los modelos analíticos utilizados para cuantificar la transferencia de calor en los equipos de transferencia ACTIVIDAD 11. RECONOCIMIENTO DE LA UNIDAD TRES. EQUIPOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR.

2 Descripción de la actividad: La actividad consiste de una lectura acerca de equipos de transferencia de calor; donde se encuentra los fundamentos y se muestran la aplicación a la ingeniería. Temáticas a revisar: Aplicaciones de transferencia de calor en equipos de transferencia Descripción de la actividad: La actividad consiste de una lectura acerca de equipos de transferencia de calor; donde se encuentra los fundamentos y se muestran la aplicación a la ingeniería. Temáticas a revisar: Aplicaciones de transferencia de calor en equipos de transferencia Descripción y Temáticas a revisar en la actividad

3 CARRERO, J.I., Equipos de Transferencia de calor, una guía de estudio. Universidad Nacional de Colombia. Manizales p124 FONSECA, V. Transmisión de Calor. Universidad Abierta y a Distancia, UNAD. Bogotá p 250. MILLS, R. Transferencia de Calor. Los Angeles: Prentice- hall p 932. PITTS, D y SISMON, L. Teoría y Problemas de Transferencia de Calor. Tennessee, USA. Mc Graw Hill p 295. WELTY, J. Transferencia Aplicada a la ingeniaría. Oregon, Usa. Limusa p CARRERO, J.I., Equipos de Transferencia de calor, una guía de estudio. Universidad Nacional de Colombia. Manizales p124 FONSECA, V. Transmisión de Calor. Universidad Abierta y a Distancia, UNAD. Bogotá p 250. MILLS, R. Transferencia de Calor. Los Angeles: Prentice- hall p 932. PITTS, D y SISMON, L. Teoría y Problemas de Transferencia de Calor. Tennessee, USA. Mc Graw Hill p 295. WELTY, J. Transferencia Aplicada a la ingeniaría. Oregon, Usa. Limusa p Bibliografía

4 Los equipos para transferencia de calor son aparatos que permiten flujo de calor o transferencia térmica de un cuerpo a otro. Hay equipos que efectúan tratamientos térmicos a los alimentos ya sea para causarles cambios físicos químicos o esterilizarlos. Se emplean tratamientos térmicos inversos, como la refrigeración y congelación, en la conservación de alimentos o para producir algunas modificaciones como coagulación de proteínas, precipitación de geles, obtención de gelatinas, etc. Los aparatos más sencillos son recipientes donde se mezclan los fluidos caliente y frío, en tanto que los más comunes son aquellos en los cuales los fluidos están separados por una pared, que puede ser desde una sencilla placa plana hasta configuraciones bastante complejas que incluyen diversos accesorios, todos encaminados a buscar la mayor eficiencia en la transmisión de calor. En el diseño de los aparatos para transferencia de calor intervienen varios factores, desde el análisis térmico en el cual se aplican los principios estudiados en la unidad anterior, así como aspectos estrictamente mecánicos, resistencia, peso, pérdidas de cargas, etc., hasta consideraciones de índole económica Los equipos para transferencia de calor son aparatos que permiten flujo de calor o transferencia térmica de un cuerpo a otro. Hay equipos que efectúan tratamientos térmicos a los alimentos ya sea para causarles cambios físicos químicos o esterilizarlos. Se emplean tratamientos térmicos inversos, como la refrigeración y congelación, en la conservación de alimentos o para producir algunas modificaciones como coagulación de proteínas, precipitación de geles, obtención de gelatinas, etc. Los aparatos más sencillos son recipientes donde se mezclan los fluidos caliente y frío, en tanto que los más comunes son aquellos en los cuales los fluidos están separados por una pared, que puede ser desde una sencilla placa plana hasta configuraciones bastante complejas que incluyen diversos accesorios, todos encaminados a buscar la mayor eficiencia en la transmisión de calor. En el diseño de los aparatos para transferencia de calor intervienen varios factores, desde el análisis térmico en el cual se aplican los principios estudiados en la unidad anterior, así como aspectos estrictamente mecánicos, resistencia, peso, pérdidas de cargas, etc., hasta consideraciones de índole económica Equipos de Transferencia de Calor

5 Intercambiadores de Calor Un Intercambiador de Calor es un equipo utilizado para enfriar un fluido que está más caliente de lo deseado, transfiriendo esta calor a otro fluido que está frío y necesita ser calentado. La transferencia de calor se realiza a través de una pared metálica o de un tubo que separa ambos fluidos Calentar un fluido frío mediante un fluido con mayor temperatura. Reducir la temperatura de un fluido mediante un fluido con menor temperatura. Llevar al punto de ebullición a un fluido mediante un fluido con mayor temperatura. Condensar un fluido en estado gaseoso por medio de un fluido frío. Llevar al punto de ebullición a un fluido mientras se condensa un fluido gaseoso con mayor temperatura. Debe quedar claro que la función de los intercambiadores de calor es la transferencia de calor, donde los fluidos involucrados deben estar a temperaturas diferentes. Se debe tener en mente que el calor sólo se transfiere en una sola dirección, del fluido con mayor temperatura hacia el fluido de menor temperatura. En los intercambiadores de calor los fluidos utilizados no están en contacto entre ellos, el calor es transferido del fluido con mayor temperatura hacia el de menor temperatura al encontrarse ambos fluidos en contacto térmico con las paredes metálicas que los separan.

6 CALDERAS Una caldera es una máquina que está diseñada para generar vapor saturado, a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calienta y cambia de estado. Caldera es todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor. Las calderas son un caso particular de intercambiadores de calor, en las cuales se produce un cambio de fase. Las calderas son muy utilizadas en la industria debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor para generarlo para aplicaciones como: Esterilización : generando vapor para esterilizar los instrumentos médicos, también en los comedorescon capacidad industrial se genera vapor para esterilizar los cubiertos, así como para la elaboración de alimentos en marmitas. Calentar otros fluidos. Generar electricidad. Las calderas son parte fundamental de las centrales termoeléctricas. Es común la confusión entre caldera y generador de vapor, pero su diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado.

7 TIPOS DE CALDERAS Acuotubulares: son aquellas calderas en las que el fluido de trabajo se desplaza a través de tubos durante su calentamiento. Son las más utilizadas en las centrales termoeléctricas, ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generación. Pirotubulares: en este tipo el fluido en estado líquido se encuentra en un recipiente y es atravesado por tubos, por los cuales circulan gases a alta temperatura, producto de un proceso de combustión. El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulación de los gases de escape. Acuotubulares: son aquellas calderas en las que el fluido de trabajo se desplaza a través de tubos durante su calentamiento. Son las más utilizadas en las centrales termoeléctricas, ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generación. Pirotubulares: en este tipo el fluido en estado líquido se encuentra en un recipiente y es atravesado por tubos, por los cuales circulan gases a alta temperatura, producto de un proceso de combustión. El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulación de los gases de escape.

8 Hornos. Se entiende por hornos los equipos o dispositivos, en los que se calientan las piezas o elementos colocados en su interior por encima de la temperatura ambiente. El objeto de este calentamiento puede ser muy variado, por ejemplo: Fundir. Ablandar para una operación de conformación posterior. Tratar térmicamente para impartir determinadas propiedades Recubrir las piezas con otros elementos El calor se trasfiere de tres maneras: Por radiación: ondas electromagnéticas parten de un cuerpo fuente y se absorben, transmiten o reflejan en un cuerpo sumidero. Por convección: A través de corrientes de aire. Por ejemplo una calefacción calienta el aire de una habitación por conducción desde la pared del calefactor al aire. Por conducción: Cuando dos cuerpos están íntimamente en contacto. Hornos. Se entiende por hornos los equipos o dispositivos, en los que se calientan las piezas o elementos colocados en su interior por encima de la temperatura ambiente. El objeto de este calentamiento puede ser muy variado, por ejemplo: Fundir. Ablandar para una operación de conformación posterior. Tratar térmicamente para impartir determinadas propiedades Recubrir las piezas con otros elementos El calor se trasfiere de tres maneras: Por radiación: ondas electromagnéticas parten de un cuerpo fuente y se absorben, transmiten o reflejan en un cuerpo sumidero. Por convección: A través de corrientes de aire. Por ejemplo una calefacción calienta el aire de una habitación por conducción desde la pared del calefactor al aire. Por conducción: Cuando dos cuerpos están íntimamente en contacto.

9 Marmitas Una marmita es una olla de metal cubierta con una tapa que queda totalmente ajustada. El mecanismo de funcionamiento de la marmita u olla de presión es simple. La olla básicamente tiene: Un recipiente de metal con tapa. Un regulador de presión. Una o más válvulas de alivio de presión. Un empaque sellador de caucho. Cuando se cierra herméticamente la tapa, la presión interna se va incrementando, a medida que la temperatura aumenta. Esta presión es la que impide la ebullición. La mayoría de las marmitas, cuecen los alimentos entre los 112 y los 118°C, lo que supone entre los 19 y 25 grados más calientes que cuando se guisan en un recipiente normal abierto.

10 MARMITA

11 Son elementos intercambiadores térmicos, en cuales se pretende que cierto fluido que lo recorre, cambie a fase líquida desde su fase gaseosa mediante el intercambio de calor (cesión de calor al exterior, que se pierde sin posibilidad de aprovechamiento) con otro medio. La condensación se puede producir bien utilizando aire mediante el uso de un ventilador o con agua (esta última suele ser en circuito cerrado con torre de refrigeración, en un río o la mar). La condensación sirve para condensar el vapor, después de realizar un trabajo termodinámico p.ej. una turbina de vapor o para condensar el vapor comprimido de un compresor de frío en un circuito frigorífico. Cabe la posibilidad de seguir enfriando ese fluido, obteniéndose líquido subenfriado en el caso del aire acondicionado. Son elementos intercambiadores térmicos, en cuales se pretende que cierto fluido que lo recorre, cambie a fase líquida desde su fase gaseosa mediante el intercambio de calor (cesión de calor al exterior, que se pierde sin posibilidad de aprovechamiento) con otro medio. La condensación se puede producir bien utilizando aire mediante el uso de un ventilador o con agua (esta última suele ser en circuito cerrado con torre de refrigeración, en un río o la mar). La condensación sirve para condensar el vapor, después de realizar un trabajo termodinámico p.ej. una turbina de vapor o para condensar el vapor comprimido de un compresor de frío en un circuito frigorífico. Cabe la posibilidad de seguir enfriando ese fluido, obteniéndose líquido subenfriado en el caso del aire acondicionado. CONDENSADORES

12 Refrigeradores Un equipo de refrigeración consiste en una máquina térmica diseñada para transferir energía térmica entre dos focos, cuya finalidad es la desplazar la carga térmica del foco de menor potencial energético con objeto de alcanzar y mantener una menor temperatura en este Refrigeradores Un equipo de refrigeración consiste en una máquina térmica diseñada para transferir energía térmica entre dos focos, cuya finalidad es la desplazar la carga térmica del foco de menor potencial energético con objeto de alcanzar y mantener una menor temperatura en este Son equipos de refrigeración compuestos de un compartimento aislado térmicamente y un sistema frigorífico, bien sea por compresión o por absorción el cual es capaz de mantener los productos almacenados en su interior a una temperatura bajo 0 o C, normalmente entre -30 °C y -4 °C. Los congeladores son utilizados para almacenar los alimentos y otros productos por largos períodos en estado de congelación. La finalidad del congelado es parar la actividad enzimática propia de todo alimento y evitar su descomposición o alteración en sus propiedades organolépticas. El cese de actividad enzimática se produce a los -30 °C. CONGELADORES

13 El liofilizador más simple podría estar constituido por una cámara de vacío en la cual se coloca el material frío, y un sistema para eliminar el vapor de agua, a medida que se produce la congelación por enfriamiento evaporativo y así mantener la presión de vapor de agua por debajo de la presión del punto triple. La temperatura del material puede continuar disminuyendo por debajo del punto de congelación y la sublimación podría retrasarse hasta que la ganancia de calor por conducción o radiación sea igual a la proporción de calor perdido a medida que se subliman más moléculas energéticas y se eliminan. Sin una aplicación de calor el proceso podría eventualmente detenerse. Por lo tanto, el liofilizador deberá incluir, además de un equipo para producir vacío, un sistema de calentamiento del producto y un condensador frigorífico para convertir en hielo el vapor producido. El liofilizador más simple podría estar constituido por una cámara de vacío en la cual se coloca el material frío, y un sistema para eliminar el vapor de agua, a medida que se produce la congelación por enfriamiento evaporativo y así mantener la presión de vapor de agua por debajo de la presión del punto triple. La temperatura del material puede continuar disminuyendo por debajo del punto de congelación y la sublimación podría retrasarse hasta que la ganancia de calor por conducción o radiación sea igual a la proporción de calor perdido a medida que se subliman más moléculas energéticas y se eliminan. Sin una aplicación de calor el proceso podría eventualmente detenerse. Por lo tanto, el liofilizador deberá incluir, además de un equipo para producir vacío, un sistema de calentamiento del producto y un condensador frigorífico para convertir en hielo el vapor producido. LIOFILIZADOR

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