Balance de energia en panderia
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UNIVERSIDAD CATOLICA SANTA MARIA – ESCUELA DE INGENIERIA ALIMENTARIA Curso: Prof. Ing. BALANCE DE ENERGIA EN LOS S EQUIPOS UTILIZADOS EN LA ELABORACION DE PAN 1. Objetivo: - Analizar el balance de energía eléctrica y mecánica en cada uno de los equipos - encontrar las unidades principales que consumen energía - Aplicar la primera ley de la termodinámica en el balance de energía - Aplicar los demás conceptos y leyes termodinámicos desarrollados en el curso 2. Marco teórico PRIMERA LEY DE LA TERMODINAICA: En su forma general para un proceso como a ser analizado es de la forma: Del cual se puede deducir la ecuación que gobierna sistemas continuos, como los sistemas a analizar en este trabajo:
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UNIVERSIDAD CATOLICA SANTA MARIA – ESCUELA DE INGENIERIA ALIMENTARIACurso:
Prof. Ing.
BALANCE DE ENERGIA EN LOS S EQUIPOS UTILIZADOS EN LA ELABORACION DE PAN
1. Objetivo:
- Analizar el balance de energía eléctrica y mecánica en cada uno de los equipos- encontrar las unidades principales que consumen energía - Aplicar la primera ley de la termodinámica en el balance de energía- Aplicar los demás conceptos y leyes termodinámicos desarrollados en el curso
2. Marco teórico
PRIMERA LEY DE LA TERMODINAICA:
En su forma general para un proceso como a ser analizado es de la forma:
Del cual se puede deducir la ecuación que gobierna sistemas continuos, como los sistemas a analizar en este trabajo:
………………………………… (1)
Las cantidades con subíndice e y s son las que entran y salen respectivamente, del sistema
En un sistema no continuo será:
………………………………………………………………………………(2)
El proceso de elaboración del pan, se muestra a través de un diagrama de flujo
DIAGRAMA DE FLUJO No. 1: elaboración del pan
Recepción y pesado de harina
harina
mezcladora
fermentadora
cortadora
moldeadora
horneado
El siguiente diagrama corresponde a la diagrama de bloques (maquinas utilizados) en el proceso de elaboración del pan
3. Planta de fabricación de pan La planta de elaboración de pan tendrá por capacidad de procesar de acuerdo a la necesidad del mercado, para poder realizar el balance de energía se asignara a algunos bases de calculo- 100 Kg de harina de procesamiento por dia - 4. Datos técnicos de cada uno de los equipos
Tabla 1. Datos técnicos y energía que consume
Balanza Potencia de consumo (W)
Tiempo de uso / dia (h)
Energía (J)
Es electrónica 75 2 150
Entrada de energíaAl momento de cargar Perdida de energíaLa batería: 150J Debido a la resistencia de los
Conductores internos: 5 JConsumo natural del circuito Debido al uso: 145J
Según la ecuación (1), en este sistema no existe variación de energía cinética y potencialLa perdida por resistencias internas se pierde en forma de calor: Q=5JEl trabajo que desarrolla el sistema corresponde a: W=145J
Tabla de balance de energia en la balanza
BalanzaEnergía
entrada (J)
Perdido como calor
(J)
Invertido como
trabajo (J)
Proceso
Es electrónica 150 5 145 continuo
MEZCLADORA
Balanza de plataforma
digital
Tabla 1. Datos técnicos y energía que consume
Mezcladora Conexión
Potencia de
consumo (W)
Tiempo de uso / dia (h)
Energía (J)
380-400 2213 3 6639
La representación del sistema será:
Entrada de energíaelectrica Perdida de energía
Debido a la resistencia de los Conductores internos: 10 J
Consumo natural del equipo (Trabajo por el sistema): 5829 J
Perdida de energía debido al trabajo mecánico de eje y fricción 800 J
Según la ecuación (1), en este sistema no existe variación de energía cinética y potencialLa pérdida de energía por resistencias internas corresponde al calor producido por el sistema: Q=10JLa pérdida que se tiene en las friccione s mecánicas y al torque en los ejes es: W=800JEl trabajo que desarrolla el sistema corresponde a: W=5829J
Tabla de balance de energia en la mezcladora
mezcladoraEnergía
entrada (J)
Perdido energía total (J)
Invertido como
trabajo (J)
Proceso
Electronica 6639 J 810 5829 J continuo
Horno
Mezcladora
Tabla 3. Datos técnicos y consumo de energia
Horno Conexión (v) Tiempo de uso (h)
Potencia(w) ENERGIA TOTAL (J)
Rotatorio 220 5 11500 57500http://es.slideshare.net/GITASENA/horno-rotatorio-a-gas
La representación del sistema es de la forma:
Entrada de energíaEléctrica que se convertirá Perdida de energía en calor: 57500 J Debido a la resistencia de los
Conductores internos: 500 JConsumo natural del equipo (Trabajo por el sistema): 500000 J
Perdida de energía debido al trabajo mecánico de eje y fricción 4000 J
Perdida de energía por radiación A través de la pared del horno:
3000 J
Según la ecuación (1), en este sistema no existe variación de energía cinética y potencialLa pérdida de energía por resistencias internas corresponde al calor producido por el sistema: Q=500 JLa pérdida que se tiene en las fricciones mecánicas y al torque en los ejes de jiro, la perdida por radiacion es: W=7000 JEl calor útil para la cocción es: W=500000J
Tabla de balance de energia en el horno electrico
HornoEnergía
entrada (J)
Perdido energía total (J)
Invertido como
trabajo (J)
Proceso
Electrico 57500 7500 500000 continuo
horno
Fermentadora
Este equipo tiene la función de mantener en el adecuado la temperatura y la humedad
Tabla 4. Datos técnicos y energía que consume
Horno Conexión (v) Tiempo de uso (h)
Potencia(w) ENERGIA TOTAL (J)
Rotatorio 220 5 2025 1125
La representación del sistema es de la forma:
Entrada de energíaEléctrica que se convertirá Perdida de energía en calor: 1125 J Debido a la resistencia de los
Conductores internos: 500 JConsumo natural del equipo (Trabajo por el sistema): 9625 J
Según la ecuación (1), en este sistema no existe variación de energía cinética y potencialLa pérdida de energía por resistencias internas corresponde al calor producido por el sistema: Q=500 JLa pérdida que se tiene en las fricciones mecánicas y al torque en los ejes de jiro, la perdida por radiacion es: W=7000 JEl calor útil para la cocción es: W=500000J
Tabla de balance de energía en la fermentadora
FermentadoraEnergía
entrada (J)
Perdido energía total (J)
Invertido como
trabajo (J)
Proceso
Electrico 1125 500 9625 continuo
fermendora
ENFRIADOR DE AGUA
Tabla 5. Datos técnicos y energía que consumeEnfriador de Potencia Tiempo de Energía (J) Capacidad (l)
agua (W/h) operación (h)
1208 1 1208 180
La cantidad de calor a liberar del agua caliente:
Energía invertido en calentamiento, para hervir el agua
Energía liberada al ambiente para enfriar el agua
La representación del sistema es de la forma:Energia liberada, parte del Agua caliente: 3974,6 KJ
Entrada de energía para poder enfriar Perdida de energía la masa de agua caliente: 1208 J Debido a la resistencia de los
Conductores internos: 200 Jentrada de energía en la masa Consumo natural del equipode agua caliente: (Trabajo por el sistema):
1008 J
La cantidad de calor que se Libera al ambiente, contenido En el agua caliente entrante-19872 KJ
Según la ecuación (1), en este sistema no existe variación de energía cinética y potencial.Hay liberación de calor hacia el exterior, pues la masa que entra con mayor temperatura (90 0C)sale a menor temperatura (30 0C). Para poder mezclar la masa se necesita esta temperatura en el agua
Enfriador de agua
La energía que se dispone de la fuente eléctrica es para poder refrigerar ( lo mismo que una refrigeradora), pero no todo lo que se dispone se invierte en enfriar, pues la maquina frigorífica no es de eficiencia de 100%
Tabla de balance de energía en el enfriador de agua
Enfriador de agua
Energía entrada (KJ)
Perdido energía total (J)
Invertido como
trabajo (J)
Energiaen el agua (KJ)
Proceso
Eléctrico 23847.808 3974.8 1008 19872 continuo
MOLDEADORA
Tabla 6. Datos técnicos y energía que consume
moldeadora Potencia (W/h)
Tiempo de operación
Energía (J) Capacidad (Kg)
(h)electrico 1500 4 6000 750
La representación del sistema es de la forma:
Entrada de energíaEléctrica que se transforma Perdida de energíaEn trabajo mecanico : 6000 J por ser sistema real: 1500J
Consumo natural del equipo (Trabajo por el sistema): 4500 J
Según la ecuación (1), en este sistema no existe variación de energía cinética y potencialLa pérdida de energía por ser un sistema real,=1500 JLa energia eléctrica que se convierte en trabajo útil que realiza el sistema es: W=4500J
Tabla de balance de energía en la moldeadora
moldeadoraEnergía
entrada (J)
Perdido energía total (J)
Invertido como
trabajo (J)
Proceso
Eléctrico 6000 1500 4500 Continuo:
Moldeadora
Cortadora
Tabla 1. Datos técnicos y energía que consume
CcortadoraPotencia
(W/h)
Tiempo de operación
(h)Energía (J)
Eléctrico 370 3 1010
La representación del sistema es de la forma:
Entrada de energíaEléctrica que se transforma Perdida de energíaEn trabajo mecanico : 1010 J por ser sistema real: 400J
Energia convertida en trabajo (Trabajo por el sistema): 610J
Según la ecuación (1), en este sistema no existe variación de energía cinética y potencialLa pérdida de energía por ser un sistema real=400 JLa energia eléctrica que se convierte en trabajo útil que realiza el sistema es: W=610J
Tabla de balance de energía en la cortadoramoldeadora Energía Perdido Invertido Proceso
cortadora
entrada (J) energía total (J)
como trabajo (J)
Eléctrico 1010 400 610 Continuo:
Calefacción y aire acondicionado
Tabla 7. Datos técnicos y energía que consume
Equipos de ventilacion
Potencia (W/h)
Tiempo de operación
(h)Energía (J)
electrico 1000 6 6000
La representación del sistema es de la forma:
Entrada de energíaEléctrica que se transforma Perdida de energíaEn trabajo mecanico : 6000 J por ser sistema real: 500J
Energia convertida en trabajo (Trabajo por el sistema): 5500J
Según la ecuación (1), en este sistema no existe variación de energía cinética y potencialLa pérdida de energía por ser un sistema real=400 JLa energia eléctrica que se convierte en trabajo útil que realiza el sistema es: W=610J
Tabla de balance de energía en equipos de ventilacion
moldeadoraEnergía
entrada (J)
Perdido energía total (J)
Invertido como
trabajo (J)
Proceso
Eléctrico 6000 500 5500 Continuo:
La cantidad de personas que frecuentemente laboran en este tipo de planta es: 5 personascalor que producen estas personas es:
Equipos de ventilacion
Adquerido de: http://www.sol-arq.com/index.php/confort-humano/produccion-calor
Según la fila numero 7 de la tabla anterior se tiene el siguiente tabla de balance de nergia
Tabla de balance de energía en la cantidad de personas
Personasadultas
Energía liberad (W/per)
Horas de trabajo (h)
Energia total
liberada total (J)
Proceso
5 167 12 10020 Continuo:
En la siguiente tabla se resumirá el balance de energía, para poder evaluar cuanta cantidad de energía se pierde, se tiene como ingreso, y lo que se transforma en el trabajo útil.
Tabla general de balance en los diferentes equipos utilizados en la panadería Equipos utilizados O sistemas de balance
Energía que se dispone de la fuente eléctrica (J)
Energía que se pierde por trabajar con sistemas reales (J)
Energía que se transforma en energía útil (J)
Balanza electrónica 150 5 145 Mezcladora 6639 810 5829 Horno eléctrico 575000 7500 500000Enfriador de agua 23847.808 3974.8 1008 Fermentadora 1125 500 9625Equipos de ventilación 6000 500 5500cortadora 1010 400 610 Sistemas vivos (personas)
Desconocido: x 10020 x-10020
Total, sin contar la energía de las personas 24437732 13689.8 522717
La energía disponible es: 24437732 JLa energía que se pierde es: 13689.8 J La energía útil es: 522717 J La eficiencia de la panadería, con respecto a la energía es:
