guia laboratorios calor

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 211611- TRANSFERENCIA DE CALOR UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUÍA COMPONENTE PRÁCTICO 211611- TRANSFERENCIA DE CALOR CARLOS GERMAN PASTRANA BONILLA (Director Nacional) VICTOR JAIRO FONSECA VIGOYA Acreditador BOGOTA Septiembre 2010

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ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 211611- TRANSFERENCIA DE CALOR

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA

GUÍA COMPONENTE PRÁCTICO

211611- TRANSFERENCIA DE CALOR

CARLOS GERMAN PASTRANA BONILLA

(Director Nacional)

VICTOR JAIRO FONSECA VIGOYA

Acreditador

BOGOTA

Septiembre 2010

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2. ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIEN TO

La presente guía de laboratorio de Transferencia de Calor fue diseñada por el Ing. Carlos Germán Pastrana Bonilla, tutor de la UNAD, Ingeniero Químico (Universidad Nacional de Colombia, 1967), Especialización en Procesos en alimentos y Biomateriales (UNAD 2008), basado en el software Virtual Plant V 2.0, diseñado para la UNAD por IngCo LTDA Ingenio Colombiano (Calle 64 No. 9A - 14 Of. 402 - 305 Bogotá Colombia www.ingeniocolombiano.com)

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3. INDICE DE CONTENIDO

Pág.

Características generales 4

Descripción de Prácticas 7

Práctica 1: Determinación de la conductividad térmica Práctica 2: Transferencia de calor por convección Práctica 3: Transferencia de calor por radiación Práctica 4: Congelación Práctica 5: Esterilización Práctica 6: Evaporación continua Práctica 7: Evaporación por lotes Práctica 8: Intercambiador de calor de doble tubo Práctica 9: Intercambiador de calor de placas Práctica 10: Intercambiador de calor de tubos y coraza Práctica 11: Pasteurización Práctica 12: Refrigeración

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Fuentes Documentales 60

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4. CARACTERÍSTICAS GENERALES

Introducción La automatización de los procesos industriales ha permitido la interacción del operador con los equipos que conforman los procesos en un entorno virtual donde por medio de una sala se control se accede a la información de todo cuanto sucede en la planta de proceso y es posible realizar desde allí modificaciones y cambios a las condiciones de operación, manual o automáticamente. De este modo hoy la operación de las plantas de proceso, la manipulación de las válvulas y las lecturas de los instrumentos, se ejerce hoy con mayor frecuencia en un escenario remoto. La simulación de operaciones unitarias en una planta piloto virtual para el desarrollo dentro del ámbito académico acerca al educando a la nueva realidad de los procesos automatizados con donde el computador es la interfaz entre el operador de la planta y sus equipos.

Justificación Dado que al ingeniero de alimentos le corresponde analizar, seleccionar y manejar equipos y maquinas térmicas en los cuales se transfiere calor, es necesario que conozcan los principios para cuantificar los recursos energéticos y la forma de aprovecharlos lo mejor posible, optimizándolo en los diferentes usos y aplicaciones, por lo que debe adquirir conocimientos y herramientas básicas que le permitan tomar decisiones. Ello obliga a que el profesional analice, conozca, y aplique apropiadamente los principios y leyes físicas que rigen la transferencia de calor, el manejo industrial de maquinaria y equipos, construidos de acuerdo a los principios de transferencia de calor

Intencionalidades formativas

Propósitos: Brindar herramientas a los estudiantes de aprender y reforzar más sobre procesos que se realizan en el sector de alimentos y que pueda realizar diferentes prácticas en diferentes áreas de la química y la ingeniería de alimentos.

Objetivos :::: ∗ Incentivar al estudiante a concretar decididamente su propio proceso de aprendizaje y afianzar el aprendizaje con otros. ∗ Que el estudiante tenga una fundamentación conceptual y

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matemática y práctica sobre del curso de Transferencia de calor dentro del programa de Ingeniería de Alimentos para que pueda organizar su autoaprendizaje consciente del futuro profesional que quiere labrar ∗ Aportar al estudiante información básica sobre los fundamentos teóricos y prácticos la TRANSFERENCIA DE CALOR para aplicar en las diferentes operaciones de procesamiento de alimentos y con ello lograr un buen desempeño profesional acorde a las competencias que se pretenden desarrollar. ∗ Reconocer operaciones y procesos desarrollados en la obtención de productos

Metas: Presentará y sustentará trabajo como resultado de una búsqueda sistemática de información, en donde transfiera la utilización de nociones, conceptos, modelos matemáticos y categorías en el análisis de ejercicios propuestos en el software de aplicación diseñado para el curso.

Competencias: El estudiante entiende las generalidades y fundamentos de la transferencia de calor y sus alcances para el manejo controlado de los procesos de producción y conservación de alimentos.

Denominación de practicas

Práctica 1: Determinación de la conductividad térmica Práctica 2: Transferencia de calor por convección Práctica 3: Transferencia de calor por radiación Práctica 4: Congelación Práctica 5: Esterilización Práctica 6: Evaporación continua Práctica 7: Evaporación por lotes Práctica 8: Intercambiador de calor de doble tubo Práctica 9: Intercambiador de calor de placas Práctica 10: Intercambiador de calor de tubos y coraza Práctica 11: Pasteurización Práctica 12: Refrigeración

Número de horas 44

Porcentaje 30%

Curso Evaluado por proyecto

SI___ NO_X_

Seguridad indust rial No aplica

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5. DESCRIPCIÓN DE PRÁCTICAS

PRACTICA No. 1 – CONDUCTIVIDAD TERMICA

Tipo de practica Presencial Autodirigida x Remota Otra ¿Cuál

Porcentaje de evaluación 8% Horas de la practica 4 Temáticas de la práctica La práctica se desarrolla para determinar la conductividad

térmica de Jugo de Guayaba aplicando sobre él una corriente eléctrica a un determinado voltaje y midiendo la diferencia de temperatura que se establece entre la probeta interior del equipo.

Intencionalidades formativas

Propósito(s) Afianzar información de procesos en el área de alimentos con información precisa de las etapas que conlleva cada proceso, diagramas de bloque, de flujo y animaciones.

Objetivo(s): Estudiar el fenómeno de transferencia de calor por

conducción.

Meta(s): Obtener el valor de calor por conducción transferido en

un equipo especializado. - Estimar el valor de la conductividad del Jugo de Guayaba, para diferentes porcentajes de agua contenida en el jugo. - Competencia(s): El estudiante entiende las generalidades y fundamentos del fenómeno de Transferencia de calor por conducción. .

Fundamentación Teórica

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Descri pción de la pr áctica :

El usuario seleccionará el contenido de agua en el Jugo de guayaba, y sobre él aplicará una corriente

a un voltaje determinado para tomar medida de la diferencia de temperaturas que se

establece entre el inicio y el final de la prueba. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos )

No aplica

Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo de la práctica

plantasvirtuales.unad.edu.co

Seguridad Industrial

No aplica

Metodología

La práctica seleccionada, tendrá acceso a cuatro hojas diferentes de información relacionadas con la práctica y cuyo objetivo es presentar toda la información referente al proceso actual que le pueda ser de utilidad para el desarrollo del laboratorio. Existen cuatro tipos diferentes de páginas que han sido orientados a aspectos específicos de información. Lo primero que se puede observar es la imagen de la animación, ahí se encuentra un menú desplegable en el cual se observan los siguientes botones: Presentación, Variables, Procedimiento, Simulación, Volver.

a. Se calcula el calor transmitido por conducción con la ecuación 1.

b. Se calcula la temperatura del fluido de prueba (Jugo de guayaba) a la salida del interior del equipo de prueba.

Sistema de Evaluación

Se debe entregar un informe conteniendo, datos, gráficas, resultados, análisis y

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conclusiones

Informe o productos a entregar

Como resultado de la práctica se debe generar una tabla donde estén consignados los valores

de las temperaturas del material de prueba a la salida del equipo, en función del voltaje aplicado a

cada material. Rúbrica de evaluación

RUBRICA DE EVALUACION

Item Evaluado Valoración

Baja Valoración

Media Valoración

Alta Máximo Puntaje

Participación individual del estudiante en el grupo

El estudiante nunca participó del trabajo 0 puntos

El estudiante participó en el trabajo, pero sus aportaciones no son pertinentes 1 punto

El estudiante participó de manera pertinente 2 puntos

2

Fines del Trabajo

El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta 0 puntos

No soluciona de manera adecuada la situación planteada, las conclusiones no son las adecuadas 2 puntos

Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria 5 puntos 5

Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias 0 puntos

El manejo de citas y referencias es satisfactorio 1 punto

1

Total de puntos posibles 8

Retroalimentación

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PRACTICA No. 2 – Transferencia de calor por convección

Tipo de practica

Presencial Autodirigida x Remota

Porcentaje de evaluación 8% Horas de la practica 4 Temáticas de la práctica El equipo para el estudio de transferencia de calor por

convección consiste en un segmento de tubería provisto de una

chaqueta por donde fluye vapor. Al interior del tubo fluye aire

que recibe el calor que cede el vapor al condensarse.

Se ubican dos manómetros al inicio y al final del segmento para

evaluar la temperatura del aire en estos puntos.

Intencionalidades formativas

Propósito(s) Afianzar información de procesos en el área de alimentos con información precisa de las etapas que conlleva cada proceso, diagramas de bloque, de flujo y animaciones. Objetivos Estudiar el fenómeno de transferencia de calor por

convección en un fluido calentado con vapor. .

Metas

• Determinar el coeficiente convectivo de transferencia de

calor de un fluido calentado con vapor • Evaluar la longitud de tubería enchaquetada requerida para calentar el aire hasta una temperatura dada.

Competencias El estudiante entiende las generalidades y fundamentos del fenómeno de transferencia de calor por convección en un fluido calentado con vapor.

Fundamentación Teórica

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Descri pción de la practica

El usuario debe variar el diámetro nominal de temperatura y la temperatura de salida del aire para encontrar la longitud de tubería necesaria para calentar el aire desde su condición inicial hasta su condición final. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumento s)

No aplica

Software a utilizar en la practica

Plantasvirtuales.unad.edu.co

Metodología

La práctica seleccionada, tendrá acceso a cuatro hojas diferentes de información relacionadas con la práctica y cuyo objetivo es presentar toda la información referente al proceso actual que le pueda ser de utilidad para el desarrollo del laboratorio. Existen cuatro tipos diferentes de páginas que han sido orientados a aspectos específicos de información. Lo primero que se puede observar es la imagen de la animación, ahí se encuentra un menú desplegable en el cual se observan los siguientes botones: Presentación, Variables, Procedimiento, Simulación, Volver.

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Procedimiento a. Habiendo ingresado la temperatura de salida del aire se calcula la

temperatura promedio. b. Se evalúa la viscosidad y densidad del gas a la temperatura promedio aplicando las Ecuaciones 1 y 2, correspondientes a las correlaciones de datos para las propiedades del aire. La viscosidad se calcula con datos encontrados en el Apéndice 9 de McCabe (Ver referencia 12); los datos para densidad se reportan en la referencia 3. c. Con base en la velocidad y densidad del aire se calcula el flujo másico con la Ecuación3. d. Teniendo en cuenta el diámetro de tubería seleccionado se calcula el número de Reynolds para el aire con la Ecuación 4. e. Se calculan el calor específico y la conductividad térmica a temperatura promedio del aire aplicando las Ecuaciones 5 y 6. Las correlaciones para estas propiedades están basadas en datos encontrados en los Apéndices 12 y 15 de McCabe ( Ver referencia 1) f. Con base en el área de la sección transversal interna de la tubería se calcula la velocidad másica de aire con la Ecuación 7. g. Se calcula la diferencia media logarítmica de temperatura con la Ecuación 8. h. Se calcula la carga de calor con la Ecuación 9. i. Se calcula el coeficiente de transferencia de calor con la Ecuación 10, y debido a que se desconoce la longitud de la tubería se deja en términos de L . j. Se calcula el coeficiente de transferencia de calor con la Ecuación 11 y se deja en términos de L (longitud de tubería). k. Se igualan las ecuaciones obtenidas en los dos pasos anteriores y se halla el valor de la longitud de tubería requerida para calentar el aire desde la temperatura inicial hasta la final. Sistema de Evaluació n

Se debe entregar un informe conteniendo, datos, gráficas, resultados, análisis y conclusiones

Informe o productos a entregar

Como producto del desarrollo de la práctica de debe generar una tabla que contenga la longitud

requerida de tubería en función de la temperatura de salida del aire y el diámetro de tubería utilizado. Rúbrica de evaluación

RUBRICA DE EVALUACION

Item Evaluado Valoración

Baja Valoración

Media Valoración

Alta Máximo Puntaje

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Participación individual del estudiante en el grupo

El estudiante nunca participó del trabajo 0 puntos

El estudiante participó en el trabajo, pero sus aportaciones no son pertinentes 1 punto

El estudiante participó de manera pertinente 2 puntos

2

Fines del Trabajo

El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta 0 puntos

No soluciona de manera adecuada la situación planteada, las conclusiones no son las adecuadas 2 puntos

Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria 5 puntos 5

Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias 0 puntos

El manejo de citas y referencias es satisfactorio 1 punto

1

Total de puntos posibles 8

Retroalimentación

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PRACTICA No. 3 Transferencia de calor por radiación

Tipo de practica Presencial Autodirigida x Remota

Porcentaje de evaluación 8% Horas de la practica 4 Temáticas de la práctica La práctica de radiación se desarrolla en un horno eléctrico

de pastelería donde se calienta un ponqué. La superficie

radiante se ubica en el techo al interior, en tanto el ponqué

se coloca en la parte inferior; las paredes laterales,

incluyendo la de la puerta, están cubiertas con un material

refractario. El horno mantiene constante la temperatura de la

superficie de calentamiento variando su demanda de energía

mientras se calienta el ponqué.

Intencionalidades formativas

Propósito(s) Afianzar información de procesos en el área de alimentos con información precisa de las etapas que conlleva cada proceso, diagramas de bloque, de flujo y animaciones. Objetivos Estudiar la transferencia de calor por radiación desde

una superficie caliente. Metas

Determinar la carga energética ligada a la temperatura de la

superficie radiante y su variación durante el calentamiento del

ponqué.

Competencias El estudiante entiende las generalidades y fundamentos de la transferencia de calor por radiación desde una superficie caliente.

Fundamentación Teórica

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Descri pción de la practica

El usuario seleccionará la temperatura de la superficie de calentamiento del horno y registrará

los valores de la temperatura de la superficie del ponqué y la corriente eléctrica del horno en función del

tiempo de horneado (90 minutos). Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumento s)

No aplica

Software a utilizar en la practica

Plantasvirtuales.unad.edu.co

Metodología

La práctica seleccionada, tendrá acceso a cuatro hojas diferentes de información relacionadas con la práctica y cuyo objetivo es presentar toda la información referente al proceso actual que le pueda ser de utilidad para el desarrollo del laboratorio. Existen cuatro tipos diferentes de páginas que han sido orientados a aspectos específicos de información. Lo primero que se puede observar es la imagen de la animación, ahí se encuentra un menú desplegable en el cual se observan los siguientes botones: Presentación, Variables, Procedimiento, Simulación, Volver. Procedimiento: Se determina la temperatura de la superficie de la ponqué con la Ecuación 1 ó 2, según sea el tiempo. b. Se calcula el flujo de calor en superficie de la ponqué usando la Ecuación 3.

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c. Se halla la corriente eléctrica demandada por el horno para mantener la temperatura de la superficie de transferencia de calor, aplicando la Ecuación 3.

Sistema de Evaluación

Se debe entregar un informe conteniendo, datos, gráficas, resultados, análisis y conclusiones

Informe o productos a entrega r

práctica debe generar una tabla que contenga la temperatura de la superficie del ponqué y la corriente eléctrica demandada por el horno, en función del tiempo de calentamiento para una determinada temperatura en la superficie de calentamiento. Rúbrica de evaluación

RUBRICA DE EVALUACION

Item Evaluado Valoración

Baja Valoración

Media Valoración

Alta Máximo Puntaje

Participación individual del estudiante en el grupo

El estudiante nunca participó del trabajo 0 puntos

El estudiante participó en el trabajo, pero sus aportaciones no son pertinentes 1 punto

El estudiante participó de manera pertinente 2 puntos

2

Fines del Trabajo

El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta 0 puntos

No soluciona de manera adecuada la situación planteada, las conclusiones no son las adecuadas 2 puntos

Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria 5 puntos 5

Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias 0 puntos

El manejo de citas y referencias es satisfactorio 1 punto

1

Total de puntos posibles 8

Retroalimentación

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PRACTICA No. 4 – Congelación

Tipo de practica Presencial Autodirigida x Remota

Porcentaje de evaluación 8% Horas de la practica 4 Temáticas de la práctica Luego de que los filetes de pescado son empacados al vacío en

bolsas de polietileno, se transportan al túnel de congelación donde

luego de ser inspeccionados se someten a un descenso critico de

temperatura con el fin de inhibir el crecimiento de

microorganismos que perjudiquen su calidad durante el

almacenamiento y distribución. En la presente práctica se

realizara el estudio de un cuarto de congelamiento con aire

enfriado.

Intencionalidades formativas

Propósito(s) Afianzar información de procesos en el área de alimentos con información precisa de las etapas que conlleva cada proceso, diagramas de bloque, de flujo y animaciones. Objetivos Estudiar el comportamiento de un cuarto de

congelación de pescado.

Metas

Determinar el efecto de la temperatura final de congelación en

el tiempo de congelación de una fruta fresca en un cuarto de

congelación enfriado con aire, aplicando la ecuación de Pham.

Competencias El estudiante entiende las generalidades y fundamentos del comportamiento de un cuarto de congelación de pescado.

Fundamentación Teórica

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Descri pción de la practica

El usuario debe ingresar la temperatura de congelación de las guayabas en el campo del termómetro

T1 y el diámetro de la rodaja de pescado asociada a un cilindro finito, como salida obtendrá el tiempo

requerido de congelación que aparecerá en el cuadro de texto respectivo Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumento s)

No aplica

Software a utilizar en la practica

Plantasvirtuales.unad.edu.co

Metodología

La práctica seleccionada, tendrá acceso a cuatro hojas diferentes de información relacionadas con la práctica y cuyo objetivo es presentar toda la información referente al proceso actual que le pueda ser de utilidad para el desarrollo del laboratorio. Existen cuatro tipos diferentes de páginas que han sido orientados a aspectos específicos de información. Lo primero que se puede observar es la imagen de la animación, ahí se encuentra un

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menú desplegable en el cual se observan los siguientes botones: Presentación, Variables, Procedimiento, Simulación, Volver.

Procedimiento a. Se calcula la temperatura media de congelación aplicando la Ecuacion 1

b. Se calculan los cambios en entalpía volumétrica para cada periodo aplicando las Ecuaciones 2 y 3.

c. Se calculan los gradientes de temperatura con las Ecuaciones 4 y 5.

d. Se calcula el numero de Biot usando la Ecuación 6

Calculo del factor de forma Al utilizar el modelo de Pham`s para calcular el tiempo de congelación es posible estimar el factor de forma de manera mas precisa para la geometría del producto, como se muestra a continuación.

e. Se determinan los factores b1 y b2 aplicando las Ecuaciones 7 y 8.

f. Se calculan los factores X1, X2, E1 y E2 con las Ecuaciones 9,10,11 y12

respectivamente. g. Se calcula el factor de forma con la Ecuación 13 Calculo del tiempo de congelación

h. Finalmente se calcula el tiempo de congelación con la Ecuación 14. El resultado obtenido se encuentra en segundos, pero debe expresarse en horas.

Sistema de Evaluación

Se debe entregar un informe conteniendo, datos, gráficas, resultados, análisis y conclusiones

Informe o productos a entregar

El desarrollo de esta práctica debe generar una tabla que contenga los valores del tiempo de

congelación en función de la temperatura del aire y el diámetro del filete de pescado. Rúbrica de evalu ación

RUBRICA DE EVALUACION

Item Evaluado Valoración

Baja Valoración

Media Valoración

Alta Máximo Puntaje

Participación individual del estudiante en el grupo

El estudiante nunca participó del trabajo 0 puntos

El estudiante participó en el trabajo, pero sus aportaciones no son pertinentes 1 punto

El estudiante participó de manera pertinente 2 puntos

2

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Fines del Trabajo

El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta 0 puntos

No soluciona de manera adecuada la situación planteada, las conclusiones no son las adecuadas 2 puntos

Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria 5 puntos 5

Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias 0 puntos

El manejo de citas y referencias es satisfactorio 1 punto

1

Total de puntos posibles 8

Retroalimentación

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PRACTICA No. 5 – Esterilización Tipo de practica

Presencial Autodirigida x Remota

Porcentaje de evaluación 8% Horas de la practica 4 Temáticas de la práctica El proceso de esterilización comercial continua a

temperatura "ultra-alta", conocido también con el nombre de

ultrapasterización, UHT; implica un tratamiento térmico de la leche a 138ºC durante 4 segundos que garantiza la obtención de un producto de larga vida, eliminando prácticamente la totalidad de los microorganismos y esporas. El modelo de la práctica de esterilización permite establecer la temperatura requerida para lograr un tratamiento térmico equivalente de esterilización UHT para distintos caudales de leche, correspondientes a distintos tiempos de tratamiento.

Intencionalidades formativas

Propósito(s) Afianzar información de procesos en el área de alimentos con información precisa de las etapas que conlleva cada proceso, diagramas de bloque, de flujo y animaciones. Objetivos Estudiar el funcionamiento de un sistema de

esterilización comercial de ultra-alta temperatura, UHT.

Metas

Determinar la temperatura requerida para ofrecer la letalidad

estándar en la esterilización comercial de leche ante diferentes

caudales de alimentación, correspondientes a diferentes tiempos

de tratamiento. Competencias El estudiante entiende las generalidades y fundamentos de un sistema de esterilización comercial de ultra-alta temperatura, UHT.

Fundamentación Teórica

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Descri pción de la practica

El usuario variará el caudal de leche alimentada al sistema de esterilización. El simulador ofrecerá

como salida la temperatura requerida para obtener un tratamiento estándar de esterilización UHT de

acuerdo con el tiempo de residencia de la leche dentro del tubo de retención. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumento s)

No aplica

Software a utilizar en la practica

Plantasvirtuales.unad.edu.co

Metodología

La práctica seleccionada, tendrá acceso a cuatro hojas diferentes de información relacionadas con la práctica y cuyo objetivo es presentar toda la información referente al proceso actual que le pueda ser de utilidad para el desarrollo del laboratorio. Existen cuatro tipos diferentes de páginas que han sido orientados a aspectos específicos de información. Lo primero que se puede observar es la imagen de la animación, ahí se encuentra un menú desplegable en el cual se observan los siguientes botones: Presentación, Variables, Procedimiento, Simulación, Volver.

Procedimiento. Se ingresa un caudal como de leche y se determina el tiempo de residencia de

la leche dentro del tubo de retención aplicando la Ecuación 1.

Con base en el tiempo de retención se calcula la temperatura de esterilización usando la Ecuación 2. Sistema de Evaluación

Se debe entregar un informe conteniendo, datos, gráficas, resultados, análisis y conclusiones

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Informe o productos a entregar

El desarrollo de esta práctica debe generar una tabla que contenga los valores las temperaturas de esterilización en función del caudal de leche. Rúbrica de evaluación

RUBRICA DE EVALUACION

Item Evaluado Valoración

Baja Valoración

Media Valoración

Alta Máximo Puntaje

Participación individual del estudiante en el grupo

El estudiante nunca participó del trabajo 0 puntos

El estudiante participó en el trabajo, pero sus aportaciones no son pertinentes 1 punto

El estudiante participó de manera pertinente 2 puntos

2

Fines del Trabajo

El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta 0 puntos

No soluciona de manera adecuada la situación planteada, las conclusiones no son las adecuadas 2 puntos

Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria 5 puntos 5

Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias 0 puntos

El manejo de citas y referencias es satisfactorio 1 punto

1

Total de puntos posibles 8

Retroalimentación

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PRACTICA No. 6 – Evaporación continua

Tipo de practica Presencial Autodirigida x Remota

Porcentaje de evaluación 8% Horas de la practica 4 Temáticas de la práctica A partir de la guayaba es posible producir concentrado

de pulpa realizando una evaporación al producto que se

obtiene a la salida de la despulpadora. En este proceso se

requiere un sistema de evaporación continua de doble efecto

en el que se retira la cantidad de agua suficiente para que la

pulpa alcance una concentración de sólidos de 62º Brix,

aproximadamente Intencionalidades formativas

Propósito(s) Afianzar información de procesos en el área de alimentos con información precisa de las etapas que conlleva cada proceso, diagramas de bloque, de flujo y animaciones. Objetivos Estudiar el comportamiento de un evaporador

continuo.

Metas

Estudiar el efecto que tiene el caudal de alimento, sobre la

cantidad de vapor vivo requerido, y la cantidad de fluido evaporado

en el primer y segundo efecto. Competencias El estudiante entiende las generalidades y

fundamentos del comportamiento de un evaporador continuo.

Fundamentación Teórica

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Descri pción de la practica

El usuario variará el caudal el de alimentación de pulpa al evaporador y tomará los valores de

operación correspondientes a los pesos del condensado de vapor vivo y vapor proveniente del

primer efecto, así como la altura de los tanques de almacenamiento del condensado del vapor

generado en el segundo efecto y el licor concentrado.. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumento s)

No aplica

Software a utilizar en la practica

Plantasvirtuales.unad.edu.co

Metodología

La práctica seleccionada, tendrá acceso a cuatro hojas diferentes de información relacionadas con la práctica y cuyo objetivo es presentar toda la información referente al proceso actual que le pueda ser de utilidad para el desarrollo del laboratorio. Existen cuatro tipos diferentes de páginas que han sido orientados a aspectos

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específicos de información. Lo primero que se puede observar es la imagen de la animación, ahí se encuentra un menú desplegable en el cual se observan los siguientes botones: Presentación, Variables, Procedimiento, Simulación, Volver. Procedimiento. Se ingresa el caudal de alimentación de solución a concentrar. i. Conociendo la concentración de la pulpa al ingreso y a la salida del evaporador, se calcula el flujo

de producto con la Ecuación 1. b. Se halla el flujo total de agua evaporada, definido como la diferencia entre el flujo de

alimentación y el de producto concentrado. Ecuación 3. d. Se define el gradiente total de temperatura como la diferencia entre la temperatura de saturación del vapor de calentamiento y la temperatura de ebullición en el segundo efecto. Se asume que el gradiente de temperatura en el primer efecto es igual al del segundo efecto. e. Se calculan las entalpías del alimento al primer efecto, alimento al segundo efecto y producto aplicando las Ecuaciones 4, 5 y 6. f. Se calculan las entalpías del agua como vapor y líquido a las siguientes temperaturas: temperatura de entrada de vapor vivo, temperatura de primer efecto, temperatura de producto. Ecuaciones 7 y 8.Estas ecuaciones corresponden a las correlaciones de las tablas encontradas en la Tabla A.4.2 de libro Introduction to Food Engineering referenciado en la bibliografía.

g. Para calcular los flujos requeridos es necesario definir un sistema de cinco

Ecuaciones con cinco incógnitas halladas a partir del balance de masa y energía alrededor del

evaporador. Las Ecuaciones se muestran en la página anterior y se definen las siguientes incógnitas:

mp, mv1, mv2, mf1, ms. Para resolver el sistema se utiliza el método de sustitución llegando a

resultados positivos validos. h. A partir de la solución del sistema de ecuaciones y tomando un tiempo de estabilización de 1 hora se encuentran directamente los valores del peso de condensado de vapor de calentamiento y vapor generado en el primer efecto. i. Se calcula la altura de liquido en el tanque de almacenamiento de condensado de vapor proveniente del segundo efecto con la Ecuación 9. j. Se calcula la altura de líquido en el tanque de almacenamiento de licor concentrado con la Ecuación 10.

Sistema de Evaluación

Se debe entregar un informe conteniendo, datos, gráficas, resultados, análisis y conclusiones

Informe o productos a entregar

El desarrollo debe generar una tabla que contenga los valores del caudal de alimentación en función de

los flujos principales de vapor que se condensa, producto y licor concentrado. Los caudales de los

condensados de proceso y servicio correspondientes a un determinado caudal de alimentación.

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Rúbrica de evaluación

RUBRICA DE EVALUACION

Item Evaluado Valoración

Baja Valoración

Media Valoración

Alta Máximo Puntaje

Participación individual del estudiante en el grupo

El estudiante nunca participó del trabajo 0 puntos

El estudiante participó en el trabajo, pero sus aportaciones no son pertinentes 1 punto

El estudiante participó de manera pertinente 2 puntos

2

Fines del Trabajo

El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta 0 puntos

No soluciona de manera adecuada la situación planteada, las conclusiones no son las adecuadas 2 puntos

Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria 5 puntos 5

Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias 0 puntos

El manejo de citas y referencias es satisfactorio 1 punto

1

Total de puntos posibles 8

Retroalimentación

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PRACTICA No. 7 – Evaporación por lotes Tipo de practica

Presencial Autodirigida x Remota

Porcentaje de evaluación 8% Horas de la practica 4 Temáticas de la práctica En el proceso de elaboración de concentrados de fruta -

Bocadillo, se desea elevar la concentración de sólidos solubles

(de Xcarga ºBrix, seleccionada) de la mezcla de pulpa de guayaba

para la elaboración de zumo por lotes, ésta operación

tiene lugar en un evaporador de tubos horizontales, con el

cual, se retira la cantidad de agua necesaria para obtener un

producto con un contenido de sólidos solubles de y 66ºBrix. Intencionalidades formativas

Propósito(s) Afianzar información de procesos en el área de alimentos con información precisa de las etapas que conlleva cada proceso, diagramas de bloque, de flujo y animaciones. Objetivos Estudiar la operación de concentración de soluciones

por evaporación simple.

Metas

• Evaluar el desempeño de un evaporador por lotes en

la concentración de pulpa de guayaba para la

elaboración de zumo.

• Determinar la variación del volumen en el tanque de condensado, en función del tiempo de operación y de la concentración de la solución inicial.

• Observar la tendencia de la solución a elevar su

temperatura de ebullición

Competencias El estudiante entiende las generalidades y

fundamentos del funcionamiento de un evaporador por lotes en

la concentración de pulpa de guayaba para la elaboración de

zumo.

Fundamentación Teórica

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Descri pción de la practica

En esta práctica, el estudiante deberá asignar una carga de alimentación al evaporador, esto es,

un caudal en la carga para un tiempo de carga calculado (como dato de salida), requiriendo que

terminado este tiempo se suspenda la alimentación de la solución insaturada. Luego elegirá

la concentración de la solución de alimentación, la presión manométrica del vapor de calentamiento

y la presión manométrica del vapor de vacío. Por último tomará luego los datos de temperaturas en

el evaporador, nivel de vapor de proceso condensado en el tanque recolector al transcurso del

tiempo de operación, y el flujo de vapor de servicio condensado, correspondientes a cada intervalo de

tiempo, para poder realizar análisis de variables. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumento s)

No aplica

Software a utilizar en la practica

Plantasvirtuales.unad.edu.co

Metodología

La práctica seleccionada, tendrá acceso a cuatro hojas diferentes de información relacionadas con la práctica y cuyo objetivo es presentar toda la información referente al proceso actual que le pueda ser de utilidad para el desarrollo del laboratorio. Existen cuatro tipos diferentes de páginas que han sido orientados a aspectos específicos de información. Lo primero que se puede observar es la imagen de la animación, ahí se encuentra un menú desplegable en el cual se observan los siguientes botones: Presentación, Variables, Procedimiento, Simulación, Volver. Procedimiento: a. Se define los parámetros de dimensión de los tubos de la calándria y del espacio

de llenado de solución en el evaporador, y al tener seleccionados los valores de las variables de entrada tenemos las presiones y temperaturas de operación.

b. Ahora se determina la elevación del punto de ebullición para la concentración

inicial y final, al hacer regresión polinomial sobre la gráfica que nos da el libro de Kern en su gráfica 14.34ª. Y se la sumamos a la temperatura de saturación antes calculada, para tener una aproximación más real de la temperatura de ebullición.

c. Ahora tomamos el valor de coeficiente de transferencia de calor de diseño, que

nos sugiere el libro de Kern en su apéndice A, en la tabla 8. Y con este valor y las temperaturas definidas anteriormente calculamos el calor al iniciar la evaporación

del agua de la solución y al terminar ésta evaporación, con la ecuación (5 y 6) d. Calculamos el calor latente de evaporización con la ecuación obtenida de la

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regresión de los datos de las tablas de vapor. e. Con el cociente entre el calor sensible y el calor latente de vaporización,

obtenemos el flujo de vapor proveniente de la evaporación.

f. Haciendo un balance de agua sobre el evaporador, obtenemos la cantidad de agua evaporada.

g. Por último, con el cociente entre el flujo y la cantidad de vapor evaporada tenemos, de la ecuación 10, el tiempo de evaporación

Sistema de Evaluación

Se debe entregar un informe conteniendo, datos, gráficas, resultados, análisis y conclusiones

Informe o productos a entregar

desarrollo de esta práctica se debe generar una tabla que contenga los valores del flujo de condensado

de servicio, temperatura en el evaporador y nivel de agua en el tanque V- 101, correspondientes a un

intervalo de tiempo, para cada valor de carga de alimento. Rúbrica de evaluación

RUBRICA DE EVALUACION

Item Evaluado Valoración

Baja Valoración

Media Valoración

Alta Máximo Puntaje

Participación individual del estudiante en el grupo

El estudiante nunca participó del trabajo 0 puntos

El estudiante participó en el trabajo, pero sus aportaciones no son pertinentes 1 punto

El estudiante participó de manera pertinente 2 puntos

2

Fines del Trabajo

El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta 0 puntos

No soluciona de manera adecuada la situación planteada, las conclusiones no son las adecuadas 2 puntos

Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria 5 puntos 5

Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias 0 puntos

El manejo de citas y referencias es satisfactorio 1 punto

1

Total de puntos posibles 8

Retroalimentación

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PRACTICA No. 8 – Intercambiador de calor de doble tubo

Tipo de practica

Presencial Autodirigida x Remota

Porcentaje de evaluación 8% Horas de la practica 4 Temáticas de la práctica En el proceso de producción de yogurt, en la etapa de

pasterización; el fluido es bombeado hacia un intercambiador de

doble tubo para disminuir su temperatura hasta los 4ºC .Para el

fenómeno de transferencia de calor asociado con el yogurt

generalmente se utiliza un intercambiador de placas; sin embargo

el intercambiador de doble tubo también puede cumplir con esta

función. En la presente práctica se analizara el funcionamiento de

este tipo de intercambiador en la etapa mencionada dentro de la

producción de yogurt.

Intencionalidades formativas

Propósito(s) Afianzar información de procesos en el área de alimentos con información precisa de las etapas que conlleva cada proceso, diagramas de bloque, de flujo y animaciones. Objetivos Estudiar el funcionamiento de un intercambiador de calor de doble tubo.

Metas

Determinar el efecto que tiene sobre el desempeño de un

intercambiador de calor el caudal de fluido de proceso. Determinar el coeficiente global de transferencia de calor para el intercambiador de calor. Estimar el coeficiente de transferencia de calor para el agua yogurt.

Competencias El estudiante entiende las generalidades y fundamentos del funcionamiento de un intercambiador de calor de doble tubo.

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Fundamentación Teórica

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Descri pción de la practica

El usuario debe variar el caudal de yogurt y hacer lectura del flujo de agua requerido y su temperatura

de salida para generar la información necesaria para estimar el coeficiente convectivo de

transferencia de calor del yogurt y el efecto que el caudal tiene sobre él. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumento s)

No aplica

Software a utilizar en la practica

Plantasvirtuales.unad.edu.co

Metodología

La práctica seleccionada, tendrá acceso a cuatro hojas diferentes de información relacionadas con la práctica y cuyo objetivo es presentar toda la información referente al proceso actual que le pueda ser de utilidad para el desarrollo del laboratorio. Existen cuatro tipos diferentes de páginas que han sido orientados a aspectos específicos de información. Lo primero que se puede observar es la imagen de la animación, ahí se encuentra un menú desplegable en el cual se observan los siguientes botones: Presentación, Variables, Procedimiento, Simulación, Volver. Procedimiento Diseño

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a. Con base en el caudal de yogurt a enfriar, y las temperaturas de entrada y de salida definidas previamente, se calcula la carga de calor a retirar con la Ecuación 1. b. Definiendo las temperaturas de entrada y de salida del fluido de servicio, se calcula la Media Logarítmica de Temperatura utilizando la ecuación 2. c. Habiendo seleccionado el diámetro nominal de los tubos interno y externo, se calcula el área de flujo correspondiente al anulo, a partir de la Ecuación 3. d. En el caso del anulo el diámetro equivalente se define con la Ecuación 4. e. Se calcula la velocidad másica del fluido de servicio que circula por el anulo, con la Ecuación 5. f. Se calcula el Número de Reynolds con la Ecuación 6. g. Con la Ecuación 7 se halla el coeficiente de película para los fluidos de proceso y de servicio. h. Se corrige el coeficiente de película del fluido que circula por el tubo interior utilizando la Ecuación 8. . Con los coeficientes hallados previamente se calcula el coeficiente total limpio de

transferencia de calor. Se usa la Ecuación 9. j. Teniendo en cuenta el factor de ensuciamiento se calcula el coeficiente total de

transferencia de calor para el diseño, utilizando la Ecuación 10. k. A partir de la media logarítmica de temperatura, la carga de calor y el coeficiente

total de diseño, se usa la Ecuación 11 para encontrar el área requerida para la transferencia de calor.

Cálculo de la caída de presión en el intercambiador . Para calcular el coeficiente de fricción de ambos luidos se utiliza la Ecuación 12, la cual se aplica para régimen turbulento. El cálculo de pérdida de presión por fricción se realiza utilizando la Ecuación 13. Cuando se aplica esta ecuación al fluido que circula por el anulo, el diámetro equivalente se calcula con la Ecuación 14. El fluido que viaja por el anulo, en este caso el yogurt presenta perdidas de presión a la entrada y salida del conducto, estas pérdidas se calculan con la Ecuación 15.La caída de presión total en el anulo se calcula sumando las pérdidas de presión por fricción y por entrada y salida del conducto, usando la Ecuación 15. Operación

a. Se calcula la cantidad de calor entregado por el yogurt con la Ecuación 1.

b. Se supone una temperatura de salida de agua.

c. Se calcula la diferencia media de temperatura con la Ecuación 2.

d. Se calcula el coeficiente total de diseño con la Ecuación de Fourier.

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e. Teniendo en cuenta los factores de obstrucción se calcula el coeficiente total limpio.

f. Se calcula el coeficiente de transferencia de calor corregido con la Ecuación 9.

g. Se encuentra el coeficiente de calor aplicando la Ecuación 8.

h. Se halla el Número de Reynolds para la corriente caliente con la Ecuación 7.

i. Se calcula la velocidad masica de agua d enfriamiento con la Ecuación 6 y se convierte en caudal.

j. Se calcula la temperatura de salida de agua con la Ecuación 1. Se desarrolla un procedimiento iterativo hasta que la temperatura de salida del agua supuesta sea igual a la calculada. Sistema de Evaluación

Se debe entregar un informe conteniendo, datos, gráficas, resultados, análisis y conclusiones

Informe o productos a entregar

El desarrollo de esta práctica debe generar una tabla que contenga los valores del flujo de agua de enfriamiento requerida y su temperatura de salida en función del caudal de yogurt que ingresa al intercambiador Rúbrica de evaluación

RUBRICA DE EVALUACION

Item Evaluado Valoración

Baja Valoración

Media Valoración

Alta Máximo Puntaje

Participación individual del estudiante en el grupo

El estudiante nunca participó del trabajo 0 puntos

El estudiante participó en el trabajo, pero sus aportaciones no son pertinentes 1 punto

El estudiante participó de manera pertinente 2 puntos

2

Fines del Trabajo

El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta 0 puntos

No soluciona de manera adecuada la situación planteada, las conclusiones no son las adecuadas 2 puntos

Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria 5 puntos 5

Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias 0 puntos

El manejo de citas y referencias es satisfactorio 1 punto

1

Total de puntos posibles 8

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Retro alimentación

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PRACTICA No. 9 – Intercambiador de calor de placas

Tipo de practica

Presencial Autodirigida x Remota

Porcentaje de evaluación 8% Horas de la practica 4 Temáticas de la práctica En la etapa de enfriamiento, el yogurt se somete a un

tratamiento térmico continuo que busca detener la actividad

biológica y por ende el proceso de acidificación. Este

procedimiento consiste en enfriar el yogurt hasta una

temperatura de 4ºC, para esto se hace uso de un

intercambiador de placas que utiliza agua fría glicolada como

fluido de servicio. En esta práctica se analizar el funcionamiento del intercambiador de placas y el efecto que tiene en este la variación del caudal de leche.

Intencionalidades formativas

Propósito(s) Afianzar información de procesos en el área de alimentos con información precisa de las etapas que conlleva cada proceso, diagramas de bloque, de flujo y animaciones. Objetivos Estudiar comportamiento de un intercambiador de

calor de placas. Metas

Evaluar el desempeño de un intercambiador de placas ante

cambios en el caudal de alimentación del fluido de proceso Determinar el efecto del caudal del fluido de proceso sobre el caudal y la temperatura de salida del fluido de servicio.

Competencias El estudiante entiende las generalidades y

fundamentos del comportamiento de un intercambiador de calor

de placas.

Fundamentación Teórica

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Descri pción de la practica

El usuario variará el caudal del fluido de proceso a través de la válvula de diafragma y el número de

placas térmicas que utilizara y hará un registro de los datos generados para el caudal de fluido de

servicio (agua) requerido. Esta información será útil para estimar los coeficientes de

transferencia de calor y determinar el efecto que el caudal tiene el desempeño del equipo. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumento s)

No aplica

Software a utilizar en la practica

Plantasvirtuales.unad.edu.co

Metodología

La práctica seleccionada, tendrá acceso a cuatro hojas diferentes de información relacionadas con la práctica y cuyo objetivo es presentar toda la información referente al proceso actual que le pueda ser de utilidad para el desarrollo del laboratorio. Existen cuatro tipos diferentes de páginas que han sido orientados a aspectos específicos de información. Lo primero que se puede observar es la imagen de la animación, ahí se encuentra un menú desplegable en el cual se observan los siguientes botones: Presentación, Variables, Procedimiento, Simulación, Volver. Procedimiento:

a. Se calcula la carga de calor necesaria con la Ecuación 1. b. Se calcula la temperatura de salida del fluido frió utilizando la Ecuación 2. c. Se halla la media logarítmica de diferencia de temperaturas con la Ecuación 3. d. El diámetro equivalente se calcula como dos veces la distancia entre placas. e. El área de sección transversal de un canal se calcula como el producto entre el ancho

de placa y la distancia entre dos placas.

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f. Se calcula el número de Prandalt para las corrientes caliente y fría aplicando la Ecuación 4.

g. Para la disposición en flujo paralelo se supone un número de placas, N; con base en este valor se calcula el número de canales dispuestos para las corrientes frías y calientes.

h. Se calcula el flujo masico de cada corriente usando la Ecuación general 5. i. Con los valores obtenidos anteriormente para las velocidades màsicas se calcula el

número de Reynolds para cada corriente. Ecuación 6. j. Utilizando la Ecuación 7 se calcula el coeficiente de película para ambas

corrientes. k. Se calcula el coeficiente promedio global para el intercambiador de calor usando la Ecuación 8. l. Suponiendo un factor de corrección se halla el área requerida para la transferencia de calor

usando la Ecuación 9. m. Se recalcula el numero de placas térmicas utilizando la ecuación 10.

Se realiza un procedimiento de iteración hasta que el número de placas supuesto coincida con el

número de placas calculado. Operación

a. Se calcula el área disponible para la transferencia de calor teniendo en cuenta el número de placas que ingresa el usuario.

b. Se calcula la carga de calor requerida con la Ecuación 1. c. Se halla la media logarítmica de diferencia de temperaturas con la Ecuación 3. d. Se calcula la velocidad masica del fluido caliente aplicando la Ecuación 5. e. Se calculan los números de Prandalt y Reynolds para la corriente caliente con las Ecuaciones 4 y 6. f. Se calcula el coeficiente de película para la corriente caliente usando la Ecuación 7. g. Se calcula el coeficiente promedio global con la Ecuación de Fourier y se supone un factor de corrección. h. Se calcula el coeficiente de película para la corriente fría con la Ecuación 8. i. Con el número de Prandalt se calcula el número de Reynolds para la corriente fría, usando la Ecuación 7. j. Con el numero de Reynolds se calcula la velocidad masica del agua glicolada. k. La velocidad masica se convierte en caudal requerido de agua glicolada.

Sistema de Evaluación

Se debe entregar un informe conteniendo, datos, gráficas, resultados, análisis y conclusiones

Informe o productos a entregar

Al desarrollarse esta práctica se debe mostrar al usuario una tabla donde se presenten los valores del

caudal de entrada de yogurt caliente, el número de placas y el caudal requerido de agua de

enfriamiento. Rúbrica de evaluación

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RUBRICA DE EVALUACION

Item Evaluado Valoración

Baja Valoración

Media Valoración

Alta Máximo Puntaje

Participación individual del estudiante en el grupo

El estudiante nunca participó del trabajo 0 puntos

El estudiante participó en el trabajo, pero sus aportaciones no son pertinentes 1 punto

El estudiante participó de manera pertinente 2 puntos

2

Fines del Trabajo

El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta 0 puntos

No soluciona de manera adecuada la situación planteada, las conclusiones no son las adecuadas 2 puntos

Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria 5 puntos 5

Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias 0 puntos

El manejo de citas y referencias es satisfactorio 1 punto

1

Total de puntos posibles 8

Retroalimentación

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PRACTICA No. 10 – Intercambiador de calor de tubos y coraza

Tipo de practica Presencial Autodirigida x Remota

Porcentaje de evaluación 8% Horas de la practica 4 Temáticas de la práctica En el proceso de elaboración de jugos, se requiere el uso

de un conjunto de equipos, donde se pueda realizar la

pasteurización del jugo, equipos donde inicialmente se realiza el

acondicionamiento del fluido de calentamiento que va entrar al

pasteurizador. Para tal propósito se emplea un intercambiador de

calor de tubos y coraza, con el cual se busca elevar la

temperatura del agua de servicio a unos 95-110 ºC a la

salida del equipo intercambio de calor. Dicha salida alimenta

luego a un intercambiador de calor de placas, donde se realiza

el calentamiento del jugo. En la práctica se podrá

analizar el funcionamiento del intercambiador de calor de

tubos y coraza; con lo cual se busca determinar el

comportamiento del fenómeno de transferencia de calor en este

equipo y la influencia de parámetros de diseño y operación

como el flujo de agua de servicio W, la MLDT y el coeficiente

de película.

Intencionalidades formativas

Propósito(s) Afianzar información de procesos en el área de alimentos con información precisa de las etapas que conlleva cada proceso, diagramas de bloque, de flujo y animaciones. Objetivos Estudiar el funcionamiento de un intercambiador de

calor de tubos y coraza.

Metas

Evaluar el desempeño de un intercambiador de calor de tubos y

coraza ante cambios en el caudal de alimentación del fluido de

servicio. Determinar la cantidad de tubos necesarios para satisfacer la demande de calor que se requiere para el calentamiento del fluido de servicio. Determinar la temperatura de salida del vapor. .

Competencias El estudiante entiende las generalidades y

fundamentos del funcionamiento de un intercambiador de calor de

tubos y coraza.

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Fundamentación Teórica

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Definimos un coeficiente de ensuciamiento R D. Despejamos de la ecuación siguiente el coeficiente de transferencia de calor total de diseño.

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Descri pción de la practica

1 Revisión del equipo. Ver si las válvulas correspondientes están cerradas o están abiertas.

2 Abrir las válvulas del intercambiador y revisar los termómetros.

3 Poner en circulación el agua de proceso y el de calentamiento mediante las válvulas que

correspondan y fijar el flujo de agua de proceso.

4 Poner en circulación el vapor mediante la válvula correspondiente y fijar la temperatura en uno de los

valores de la lista.

5 Permitir la estabilización del equipo y tomar los datos indicados en la tabla.

3 Flujo de agua fría (L/min o m /min.)

3 Flujo de agua caliente (L/min o m /min.)

Temperatura de Entrada de agua fría (servicio)

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Temperatura de Salida de agua fría (servicio) Temperatura de Entrada de agua caliente (vapor) Temperatura a la Salida de agua caliente (vapor)

6 Abrir las válvulas correspondientes al siguiente para aumentar o disminuir flujo, para un nuevo

ensayo.

8 Volver a la toma de datos correspondiente a la de la tabla de datos.

9 Abrir la válvula que da paso al vapor, para ajustar una nueva temperatura de entrada de vapor y

también aumentar o disminuir el flujo de agua de servicio para observar los efectos en

temperatura y número de tubos necesarios.

El usuario debe variar el caudal del fluido de servicio a través de la válvula de diafragma y tomar los

datos requeridos y su temperatura de salida. Esta información será útil para estimar los coeficientes de

transferencia de calor y determinar el efecto que el caudal tiene sobre el desempeño del equipo.

Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumento s)

No aplica

Software a utilizar en la pra ctica

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Metodología

La práctica seleccionada, tendrá acceso a cuatro hojas diferentes de información relacionadas con la práctica y cuyo objetivo es presentar toda la información referente al proceso actual que le pueda ser de utilidad para el desarrollo del laboratorio. Existen cuatro tipos diferentes de páginas que han sido orientados a aspectos específicos de información. Lo primero que se puede observar es la imagen de la animación, ahí se encuentra un menú desplegable en el cual se observan los siguientes botones: Presentación, Variables, Procedimiento, Simulación, Volver. Procedimiento: a. Según sea el caso se calcula la apertura de la válvula con la Ecuación 1 si se ingresa un caudal como set point, o se calcula el caudal de alcohol con la Ecuación 2 si se ingresa la apertura de la válvula. b. Se calcula la relación de caudales de alcohol con la Ecuación 3. c. Se determina la temperatura de salida del agua probando valores distintos de esta variable hasta igualar a W* con W, haciendo uso de la Ecuación 4.

d. Se calcula la relación de caudales del agua con la Ecuación 5 y luego el caudal de operación del

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agua usando la Ecuación 6. e. Con la Ecuación 7 se calcula el número de Reynolds de operación en los tubos. La Ecuación 8 se usa para determinar el factor de fricción de Darcy de operación en los tubos. f. Se calcula la caída de presión dentro de los tubos y la caída de presión por retorno de los tubos, usando las Ecuaciones 9 y 10. La caída total de presión en los tubos se estima con la Ecuación 11 y luego se obtiene la presión de salida del alcohol con la Ecuación 12. g. Se repiten los pasos e a h pero referidos al fluido en la coraza (agua), usando las Ecuaciones 13 a 18. Sistema de E valuación

Se debe entregar un informe conteniendo, datos, gráficas, resultados, análisis y conclusiones

Informe o productos a entregar

Al desarrollarse esta práctica se debe mostrar al usuario una tabla donde se presenten los valores de la temperatura de salida del agua de calentamiento (vapor), caudal del agua requerido en las dos secciones de la coraza y presiones de salida del agua y el vapor, correspondientes a cada valor de caudal o apertura de la válvula v-1 ingresado. Rúbrica de evaluación

RUBRICA DE EVALUACION

Item Evaluado Valoración

Baja Valoración

Media Valoración

Alta Máximo Puntaje

Participación individual del estudiante en el grupo

El estudiante nunca participó del trabajo 0 puntos

El estudiante participó en el trabajo, pero sus aportaciones no son pertinentes 1 punto

El estudiante participó de manera pertinente 2 puntos

2

Fines del Trabajo

El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta 0 puntos

No soluciona de manera adecuada la situación planteada, las conclusiones no son las adecuadas 2 puntos

Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria 5 puntos 5

Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias 0 puntos

El manejo de citas y referencias es satisfactorio 1 punto

1

Total de puntos posibles 8

Retroalimentación

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PRACTICA No. 11 – Pasteurización

Tipo de practica

Presencial Autodirigida x Remota

Porcentaje de evaluación 8% Horas de la practica 4 Temáticas de la práctica La pasterización de Leche, establece una reducción en

la población microbiana equivalente a 12D (D corresponde a

una reducción en la población microbiana mayor o igual al

90%). En un sistema continuo como el de pasterización de

alta temperatura y corto tiempo, HTST, una variación en el caudal

de alimentación del agua de calentamiento nos muestra a que

temperatura debe operar este flujo, además un cambio

en la temperatura de pasteurización implica igualmente una

variación en el tiempo de tratamiento. Como respuesta a

esta perturbación el modelo ofrece el tiempo requerido para

lograr un tratamiento equivalente al de referencia de 63ºC durante

400 segundos. Intencionalidades formativas

Propósito(s) Afianzar información de procesos en el área de alimentos con información precisa de las etapas que conlleva cada proceso, diagramas de bloque, de flujo y animaciones. Objetivos Estudiar el funcionamiento de un sistema de

pasterización de alta temperatura y corto tiempo, HTST.

Metas Determinar la temperatura requerida para ofrecer la

letalidad estándar en la pasterización de leche ante diferentes

caudales de alimentación, correspondientes a diferentes tiempos

de tratamiento.

Competencias El estudiante entiende las generalidades y

fundamentos del funcionamiento de un sistema de pasterización

de alta temperatura y corto tiempo, HTST.

Fundamentación Teórica

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ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA GUIA COMPONENTE PRÁCTICO DEL CURSO: 211611- TRANSFERENCIA DE CALOR

Descri pción de la practica

El usuario variará el valor de la temperatura de pasteurización el simulador ofrecerá como salida el

tiempo requerido para obtener un tratamiento estándar de pasterización HTST, de acuerdo con el

tiempo de residencia de la leche dentro del tubo de retención. De igual forma el usuario podrá escoger

el valor del flujo de agua como fluido de calentamiento. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumento s)

No aplica

Softw are a utilizar en la practica

Plantasvirtuales.unad.edu.co

Metodología

La práctica seleccionada, tendrá acceso a cuatro hojas diferentes de información relacionadas con la práctica y cuyo objetivo es presentar toda la información referente al proceso actual que le pueda ser de utilidad para el desarrollo del laboratorio. Existen cuatro tipos diferentes de páginas que han sido orientados a aspectos específicos de información. Lo primero que se puede observar es la imagen de la animación, ahí se encuentra un menú desplegable en el cual se observan los siguientes botones: Presentación, Variables, Procedimiento, Simulación, Volver.

Procedimiento: a. Teniendo establecido el flujo de leche, sus temperaturas de entrada y

salida, y además al haber seleccionado el flujo de agua caliente, queda establecida la

temperatura del agua caliente a la salida de la sección de calentamiento del

intercambiador de placas.

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b. Como el tratamiento de pasterización corresponde a un tiempo de muerte térmica de 12D durante 400 segundos y una constante de resistencia térmica, z=4.1ºC, para una T R.= 63ºC. Determinamos F a partir de estos valores de referencia con la ecuación (2). Sistema de Evaluación

Se debe entregar un informe conteniendo, datos, gráficas, resultados, análisis y conclusiones

Informe o productos a entregar

El desarrollo de esta práctica debe generar una tabla que contenga los valores las temperaturas de

pasterización en función del tiempo de pasteurización. Rúbrica de evaluación

RUBRICA DE EVALUACION

Item Evaluado Valoración

Baja Valoración

Media Valoración

Alta Máximo Puntaje

Participación individual del estudiante en el grupo

El estudiante nunca participó del trabajo 0 puntos

El estudiante participó en el trabajo, pero sus aportaciones no son pertinentes 1 punto

El estudiante participó de manera pertinente 2 puntos

2

Fines del Trabajo

El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta 0 puntos

No soluciona de manera adecuada la situación planteada, las conclusiones no son las adecuadas 2 puntos

Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria 5 puntos 5

Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias 0 puntos

El manejo de citas y referencias es satisfactorio 1 punto

1

Total de puntos posibles 8

Retroalimentación

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PRACTICA No. 12 – Refrigeración Tipo de practica

Presencial Autodirigida x Remota

Porcentaje de evaluación 8% Horas de la practica 4 Temáticas de la práctica Al finalizar el proceso de elaboración de vino blanco, se

requiere que éste se mantenga refrigerado para garantizar la

estabilidad del producto y para inducir la precipitación de

algunas partículas aun suspendidas. Para ello en la práctica

se utiliza un recipiente isotermo como tanque de refrigeración, el

cual tiene una chaqueta que nos permite hacer fluir un refrigerante,

como medio receptor de calor proveniente de una solución de

etanol - agua (como aproximación en composición al vino).

Para tal propósito se incorpora un modelo termodinámico, con

el cual se estudia la operación de refrigeración. La ejecución de la

práctica permite determinar la demanda energética relacionada

con la carga de solución etanol - agua a refrigerar, necesaria

para enfriarla a una temperatura aproximada de 18ºC. Intencionalidades formativas

Propósito(s) Afianzar información de procesos en el área de alimentos con información precisa de las etapas que conlleva cada proceso, diagramas de bloque, de flujo y animaciones. Objetivos Estudiar el comportamiento de un sistema de

refrigeración de vino (solución de etanol - agua). Metas Determinar el efecto de la carga de solución etanol - agua

sobre el tiempo requerido para el cambio de temperatura.

Competencias El estudiante entiende las generalidades y

fundamentos de un sistema de refrigeración de vino (solución de

etanol - agua).

Fundamentación Teórica

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Descri pción de la practica

El usuario seleccionará la carga de vino (solución de etanol - agua) y el flujo con que va llenar el tanque de refrigeración; y además tiene la posibilidad de elegir el refrigerante que va por la chaqueta. Al seleccionar estos valores de carga, flujo y refrigerante, el usuario tendrá que tomar nota de los datos de tiempo de llenado del tanque de refrigeración, altura de líquido (solución) y el tiempo para cada incremento de temperatura. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumento s)

No aplica

Software a utilizar en la practica

Plantasvirtuales.unad.edu.co

Metodología

La práctica seleccionada, tendrá acceso a cuatro hojas diferentes de información relacionadas con la práctica y cuyo objetivo es presentar toda la información referente al proceso actual que le pueda ser de utilidad para el desarrollo del

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laboratorio. Existen cuatro tipos diferentes de páginas que han sido orientados a aspectos específicos de información. Lo primero que se puede observar es la imagen de la animación, ahí se encuentra un menú desplegable en el cual se observan los siguientes botones: Presentación, Variables, Procedimiento, Simulación, Volver. Procedimiento: a. Con la ecuación (1) determinamos las temperaturas de ebullición de cada uno de los componentes de la solución al evaluar la presión atmosférica. b. Con las temperaturas de ebullición, determinamos la temperatura de burbuja de la solución. c. Tomamos del Manual del Ingeniero Químico, un valor recomendado de U (Tabla 11.7). De igual forma tomamos un valor de Cp para la solución de la tabla 2-205. y determinamos la cantidad de calor transferido a través de la chaqueta. d. Como el flujo de calor transferido de la solución es igual al recibido por el refrigerante, tenemos que despejar el flujo másico de refrigerante m ref de la ecuación (5).

Sistema de Evaluación

Se debe entregar un informe conteniendo, datos, gráficas, resultados, análisis y conclusiones

Informe o productos a entregar

El desarrollo de esta práctica debe generar una tabla que contenga los valores de la corriente eléctrica

que demanda el compresor y el flujo de refrigerante en función de la carga para cada una de las

posibles temperaturas finales de las guayabas. Rúbrica de evaluación

RUBRICA DE EVALUACION

Item Evaluado Valoración

Baja Valoración

Media Valoración

Alta Máximo Puntaje

Participación individual del estudiante en el grupo

El estudiante nunca participó del trabajo 0 puntos

El estudiante participó en el trabajo, pero sus aportaciones no son pertinentes 1 punto

El estudiante participó de manera pertinente 2 puntos

2

Fines del Trabajo

El documento no da respuesta a los lineamientos de la actividad propuesta 0 puntos

No soluciona de manera adecuada la situación planteada, las conclusiones no son las adecuadas 2 puntos

Se cumplió con los objetivos del trabajo de manera satisfactoria 5 puntos 5

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Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias 0 puntos

El manejo de citas y referencias es satisfactorio 1 punto

1

Total de puntos posibles 2

Retroalimentación

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6. FUENTES DOCUMENTALES

• KERN, Donald Q., Process heat transfer. New York, edit. McGraw-Hill, 1950. • McCABE, SMITH, CARROTT. Unit operations of chemical engineering. New York, 5 ed., edit. McGraw-Hill, 1993.

• SINGH, Paul and HELDMAN, Dennis. Introduction to Food Engineering. Glasgow, 3 ed., edit. Academic Press, 2001.

• TURTON, BAILIE, WHITING, SHAEIWITZ . Analysis, synthesis and design of chemical processes. Upper Saddle River, edit. Prentice Hall, 1998. Paginas recomendadas: • http://www.windpower.org/ES/stat/unitsw.htm#anchor138877 • http://www.proyectosquimica.com/cambiador.pdf • http://www.indelcasa.es/cat/descargas/prod/461.pdf • http://213.229.136.2/esp/Servicios/ippc/pdf/mtd/Elaboradosveg.PDF Mejoras técnicas disponibles en la industria de elaborados vegetales. • http://www.ucm.es/info/nutricio/evaporadores.pdf Imágenes evaporadores reales • http://www.lcicorp.com/evap/docs/chemproc_S.pdf Evaporación de productos difíciles de evaporar. • br.geocities.com/abgalimtec/textoagb.htm • http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Station/6035/evaporacion/EVAP_NET2.html Funcionamientos evaporadores