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8/11/2019 actividades lem IV (1).docx

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ACTIVIDADES PRELIMINARES

Validacin de termoparesLa validacin involucra la determinacin de las variables crticas y el rango de aceptacin de esas

variables. Existen tres formas para validar un termopar: exactitud, precisin y linealidad

Material* 1 termmetro de mercurio.

* 5 termopares tipo T de cobre.

* 1 parrilla elctrica.

* Soporte universal con nuez.

* 1 vaso de precipitados de 500mL.

* Agua destilada.

* 1 malla

Metodologa

1. Sostener con el soporte universal los 5 termopares por uno de sus extremos, con la finalidad deque ya sostenidos, las puntas puedan ser introducidas en el vaso de precipitados.

2. Conectar el otro extremo de los termopares al recolector de datos WEST y programar el

software para que registre la toma de lecturas de temperatura cada 1 min hasta completar 30

lecturas (ver manual de operacin del Recolector de datos WEST).

3. Colocar en el vaso de precipitados 500 mL. de agua destilada y con ayuda de la parrilla elctrica,

calentar hasta su punto de ebullicin (debido a que en Cuautitln Izcalli la presin atmosfrica es

menor, la temperatura de ebullicin es de 92.8C)

4. Una vez que el agua se est calentando, el termmetro y los 5 termopares debers de estar

dentro del vaso, para as tomar las lecturas.

NOTA: Este punto es aplicable slo para la prueba de linealidad.

5. Registrar las temperaturas observadas en cada uno de los termopares y termmetro demercurio, por intervalos de 1 min. Hasta llegar al punto de ebullicin del agua.

6. Se procede a hacer el respectivo tratamiento estadstico, que involucra la media, desviacin

estndar y coeficiente de variacin, ya que los datos y resultados numricos que se obtienen estn

sujetos a incertidumbre; la evaluacin de la incertidumbre en los datos analticos debe abordarse

porque una medida cuya exactitud sea totalmente desconocida es intil; un resultado que no sea

exacto es aprovechable si se conoce su lmite de error.

Prueba de linealidad.

Se realiza para verificar que el tipo de termopar e instrumentacin a emplear, guarde una relacin

lineal, sobre el intervalo de temperaturas del sistema de trabajo donde se desea trabajar, con lo

que se asegura que las variaciones de temperatura realmente sean producidas por el sistema deexperimentacin.

Realizar un grfico de temperatura Real (termmetro de mercurio) vs temperatura de los

termopares; haciendo el comparativo entre la temperatura registrada por el termmetro y las

registradas por el banco de adquisicin de datos WEST.

Aplicar regresin lineal a los valores obtenidos para obtener las ecuaciones de la lnea recta y

corregir las temperaturas de los termopares.


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Velocidad de flujo del aire de congelamiento (alta y baja) en un tnel de lecho fluidizado y

en un tnel por aire forzado

Esta prueba tiene como finalidad determinar el valor en m/s de las 2 velocidades de

flujo de aire manejados (alto y bajo) ya que estas se ocuparn para establecer los dos

niveles de variacin del proyecto.

Material

Anemmetro digital de hilo caliente

Cronmetro

Metodologa

Seleccionar la variacin de flujo de aire deseada a medir. Flujo de aire alto se

considera cuando las ventilas del tnel de congelacin estn totalmente abiertas. Flujo

de aire bajo se considera cuando estn abiertas slo con una abertura media.

Establecer la temperatura deseada para medir la velocidad.

Seleccionar la zona de la placa en donde se medir la velocidad del aire de

congelamiento.

Establecer un tiempo, en el cual se har la medicin de la velocidad del aire de

congelamiento, debe ser un tiempo suficiente como para que la velocidad vare, hasta

obtener n datos.

Obtener la desviacin estndar, la media y el coeficiente de variacin a las 2

velocidades (Alta y Baja)


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Conductividad trmica

La conductividad trmica es la capacidad de los elementos de transferir el movimiento

cintico de sus molculas a sus propias molculas adyacentes o a otros elementos

cercanos. Cuando se calienta la materia vara el comportamiento de su estado molecular,

incrementndose su movimiento. Es decir, las molculas salen de su estado de inercia o

reposo y adquieren un movimiento cintico provocado por el aumento de temperatura.(INCROPERA, 1999)

Materiales:

Conductmetro DECAGON (KD-2)

Fundamento:

El KD2 es un medidor compacto y porttil utilizado para medir las propiedades trmicas.

Consiste en una mano que toma la una lectura y un sensor de una sola aguja que puede

ser insertado en el medio que desea medir.

KD2 calcula sus valores de conductividad trmica (K) y la resistividad (R) mediante el

control de la disipacin de calor de una fuente de calor de tubera

Procedimiento:

1. Pulsar el botn izquierdo del conductmetro para encender.2. Insertar por completo la aguja de la sonda en el alimento.

3. Presionar el botn izquierdo para iniciar la lectura.

4. La temperatura medida por la sonda se muestra en la esquina inferior derecha de la

pantalla. Durante la medicin, se observa un icono de un termmetro y la lectura de latemperatura.

5. Cuando haya terminado la lectura, la bandera parpadear en la pantalla, y la lectura final

se mostrar junto con la temperatura de la muestra.

6. Para mostrar la medicin de la conductividad trmica, presionar el botn derecho, la

conductividad trmica se muestra en Wm-1C-1.

7. El equipo se apagar automticamente despus de 5 minutos.

Metodologa

1. Se corto la papa de modo que tuviera una geometra similar a la resistencia del

conductimetro, para conseguir que la disipacin de calor fuera la correcta, es decir, que no

fuera en muy poca o mucha debido a la cantidad de masa.

2. Se calibro el conductmetro con agua destilada teniendo un especial cuidado con que no

toque las paredes de la probeta y que se mantenga en el centro de esta

3. Esperar a que el conductmetro marque la temperatura y la conductividad.


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Determinacin del Cp

Para poder determinar el calor especfico, se pueden emplear dos metodologas, la

primera se conoce como calorimetra y la segunda se realiza a travs de las ecuaciones

proporcionadas por Choi y Oikos (1986), las cuales relacionan la composicin qumica del

alimento y la temperatura a la cual se encuentra.

Calorimetra

Instrumento:

Calormetro de mezcla

Fundamento:

Determinaremos calor especfico utilizando un calormetro de Lavoisier y Laplace el cual

estar hecho con un vaso de unicel contenido en otro vaso de unicel ms grande lo que

funcionar como aislante, en la parte superior ir la tapa que tendr 2 orificios uno para el

termmetro y otro para un agitador.

Metodologa:

Ya elaborado el calormetro, se verter un volumen de agua a cierta temperatura,

despus se verter un volumen de disolucin a la temperatura a trabajar, es necesario

homogeneizar la temperatura dentro del recipiente, se tomar la diferencia de

temperaturas inicial y final (de equilibrio).

La cantidad de energa que absorbe o cede un cuerpo que se pone en contacto con otro a

diferente temperatura es proporcional a la masa de aqul, m, y a la variacin de la

temperatura que experimenta, T

Siendo c una constante de proporcionalidad, denominada calor especfico, que depende

de la naturaleza de dicho cuerpo.

Se define el calor especfico de un cuerpo como la energa necesaria para incrementar un

grado la temperatura de 1 kg del mismo. En general, el calor especfico es funcin de la

temperatura, pero en nuestro caso la variacin que se produce es despreciable.

Un mtodo prctico para determinar calores especficos de slidos y lquidos es el de las

mezclas, que se realiza mediante un calormetro y que consiste en lo siguiente: si se

mezcla dos sistemas a diferente temperatura en un recipiente adiabtico, la variacintotal de energa en forma de calor debe ser nula:

Generalmente, uno de los cuerpos es agua, de masa ma, calor especfico ca, y temperatura

inicial Ta. El otro, el cuerpo problema de masa m, calor especfico c y temperatura inicial T i


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4.- Despus de obtener el Cp de cada componente se multiplica cada Cp por la

correspondiente fraccin de cada componente

5.- Posteriormente, se suma cada producto y se obtiene el Cp del alimento.


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Densidad

La densidad se determin con de la siguiente manera:

Desplazamiento de lquido

Fundamento: Principio de Arqumedes: Este principio establece que todo cuerposumergido total o parcialmente en un fluido, experimenta una fuerza vertical hacia arriba,

llamada empuje, cuyo valor es igual al peso del fluido desalojado y cuya lnea de accin

pasa por el centro de gravedad del fluido desalojado (figura 1).

Figura 1Determinacin de densidad por desplazamiento de lquido

Se realizaron tres repeticiones, en cada una se cortaron cubos de papa con dimensiones

de 1cm x 1cm x 1cm, y se tomaron muestras de pia tanto escaldada como no escaldada,

se obtuvieron sus masas y se sumergieron en 20 mL de aceite para evitar la absorcin de

lquido en la muestra. Se determinaron lecturas del volumen desplazado en la probeta, a

diferentes temperaturas (10C, 15C, 20C) utilizando la siguiente ecuacin:


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Determinacin de coeficiente convectivo de transferencia de calor

Mtodo de Colburn:

Los coeficientes de transferencia de calor por conveccin generalmente son determinados

a travs de experimentos que envuelven el uso de complejos instrumentos y mediciones

difciles. Un mtodo alternativo para obtener el coeficiente de transferencia de calor por

conveccin es el uso de correlaciones

Las correlaciones para el clculo de transferencia de calor se basan en nmeros

adimensionales de Nusselt, Reynolds y Prandtl .

Ec.

Ec.

Ec.

Basado en datos experimentales pertinentes, Colburn propuso una correlacin simple de

transferencia de calor.

Para el uso del mtodo de Colburn en un tnel de congelacin deben ser considerados las

propiedades del aire a las temperaturas de congelacin (-20 y -30 C) y la longitud

equivalente de la papa (escaldada y sin escaldar). Siguiendo la metodologa para el clculo

de h que se muestra a continuacin.

Procedimiento

1. Se determinaron de las propiedades del aire (densidad, capacidad calorfica,

conductividad trmica, viscosidad) utilizado tablas para las propiedades del aire.

2. Calculo dela longitud equivalente dela papa, considerando que el mango presenta

una forma cilndrica.

Ec.

Donde:

L= longitud del contenedor o altura de malla (m)

3. Calculo del Nmero de Reynolds (Re) mediante la ecuacin.

Ec.

Donde:


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Ec.

h=Coeficiente convectivo (W/m2K).

D= Dimetro del alimento (m)KT=Conductividad trmica del aire (W/mK).

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